Microbiología

INTRODUCCIÓN

A través de este trabajo profundizaremos los conocimientos pertinentes, inicialmente, a la composición química y a las funciones de los componentes que constituyen las paredes celulares de las Eubacterias o Bacterias verdaderas; que por tal razón se tiñen diferencialmente y es, entonces, el hecho de que ambos tipos de eubacterias posean dos tipos estructuralmente diferentes de pared celular, aunque ambas posean en común el peptidoglucano.

Luego, analizaremos las diferencias entre hongos filamentosos y levaduras; entre virus, viroide y prion sopesando, en estos últimos, su existencia biológica.

OBJETIVOS

Conocer los microorganismos más importantes.

Establecer y diferenciar la composición química de las paredes celulares bacterianas y sus funciones.

Definir y distinguir las bacterias Gram Positivas y Gram Negativas.

Diferir entre hongos levaduriformes y hongos filamentosos.

Reconocer la diferencia entre virus, viroide y prion.

Establecer y fundamentar si estos últimos se deben catalogar como seres vivos.

1. Describa la composición química y las funciones de cada uno de los componentes de la pared de una bacteria Gram (+).

Pared celular: Es una estructura rígida, se encuentra rodeando la membrana citoplasmática de casi todas las bacterias, posee una gran rigidez lo cual le confiere gran resistencia. Se considera esencial para el desarrollo y división bacteriana; cumple con dos funciones importantes: mantener la forma de la célula y evitar que la célula colapse debido a las diferencias de presión osmótica por el constante intercambio de fluidos.

El grosor de la pared oscila entre de 10 y 80 nanómetros. La pared celular constituye una porción apreciable del peso seco total de la célula; dependiendo de la especie y de las condiciones de cultivo puede representar del 10 al 40 % del peso seco del organismo.

En las Eubacterias la pared celular contiene peptidoglucano, compuesto que no se encuentra en las células eucariotas. En las bacterias Gram positivas se halla inmerso en una matriz aniónica de polímeros azucarados, ácido diaminopimélico y ácido teicoico.

Un método de identificación de las bacterias es la tinción diferencial de Gram que permite identificar la morfología de la célula bacteriana; en estas Gram (+) se tiñe de color violeta. Su pared celular es gruesa y está formada por varias capas de peptidoglucano aproximadamente 80-90% y algo de ácido teicoico.

El peptidoglucano en bacterias Gram (+), desde el punto de vista estructural, se caracteriza por la existencia de múltiples capas, existiendo entrecruzamientos tanto entre cadenas adyacentes en el mismo nivel como entre niveles distintos. El resultado es una red tridimensional gruesa (hasta 50 capas en algunos Bacillus), y más compacta que en Gram-negativas.

Esta estructura confiere una serie de importantes propiedades: Gran rigidez, que contrarresta las fuerzas osmóticas a que está sometido el protoplasto (aguanta presiones de unas 5 a 15 atmósferas). Pero, al mismo tiempo, la estructura permite una notable flexibilidad. Ello colabora, junto con su rigidez, a soportar variaciones amplias de la tensión osmótica del protoplasto y condiciona la forma celular.

Como dije antes, el peptidoglucano de las bacterias Gram positivas se encuentra inmerso en una matriz, que puede representar hasta el 50% del peso de la pared celular, y que está constituida por largos polímeros denominados ácidos teicoicos, pudiendo existir también (o en su lugar) los ácidos teicurónicos y los lipoteicoicos. Estos componentes llegan a sobresalir de la superficie celular y suministran especificidad antigénica.

Parece ser que su papel principal es suministrar una carga neta negativa a la pared celular, lo que permite captar cationes divalentes (p. ej., Mg++), que a su vez se necesitan para muchas actividades enzimáticas de la membrana citoplásmica o del espacio periplásmico, que participan de la morfogénesis y división de la pared celular.

Los ácidos teicoicos y teicurónicos son buenos antígenos. Cuando no están cubiertos por estructuras más externas (como cápsulas), constituyen el antígeno somático O de las bacterias Gram positivas. Finalmente, en algunas bacterias, suministran, junto con el peptidoglucano, receptores específicos para la adsorción de ciertos bacteriófagos.

2. Describa la composición química y las funciones de cada uno de los componentes de la pared de una bacteria Gram (-).

La pared de las bacterias Gram negativas es estructuralmente más compleja que la de Gram positivas, cosa que se puede comprobar al observar un corte transversal al microscopio electrónico: por encima de la membrana citoplásmica y hasta el exterior se pueden apreciar 5 capas, alternándose las claras (L2, L5) y las oscuras (más densas: L1, L3, L4).

La capa densa L4 corresponde al peptidoglucano, que se encuentra inmerso en la capa clara L5, que consiste en un espacio periplásmico, limitado entre la membrana citoplásmica y una membrana externa. La delgada capa de peptidoglucano no constituye más del 5-10% de la pared.

La membrana externa de las bacterias Gram negativas se trata de una estructura de bicapa lipídica exclusiva de las bacterias Gram negativas. Como otras bicapas lipídicas, consta de una doble capa de lípidos, junto con proteínas de matriz (estas últimas atravesando total o parcialmente la bicapa). Por supuesto, en la bicapa lipídica, los grupos polares quedan hacia afuera, mientras que los hidrófobos tienden al interior.

La composición química y la disposición de los elementos de esta membrana externa son muy distintas a los de una membrana típica: la bicapa es altamente asimétrica, en la capa externa existe un 60% de proteínas y un 40% de una macromolécula exclusiva de esta membrana externa: los lipopolisacáridos (LPS); en la capa interna no hay LPS, existiendo fosfolípidos (FL), lipoproteínas (LPP) y otras proteínas.

Los LPS se tratan de unas macromoléculas exclusivas de la lámina externa de la membrana externa de bacterias Gram negativas, responsable de muchas de las propiedades biológicas de estas bacterias. Se le conoce también con el nombre de endotoxinas (toxinas termoestables, no difusibles). Se trata de un glucolípido complejo.

La membrana externa se encuentra unida con el peptidoglucano subyacente a través de distintos tipos de enlaces: enlaces iónicos, enlaces hidrófobos y enlaces covalentes. Parece ser que la membrana externa está en contacto directo con la plasmática en numerosos puntos, denominados zonas de adhesión. Puede que se trate de regiones en las que produzca una auténtica fusión entre estos dos tipos de membrana, facilitando quizá el transporte de ciertas sustancias desde el exterior al interior celular.

Los lipopolisacáridos cumplen con una función estructural, son el componente esencial de la membrana externa. La porción hidrofóbica de los LPS se proyectan hacia el interior de esta membrana lo que hace que sea menos soluble a detergentes y más resistente a disolventes orgánicos. Es menos permeable a muchas moléculas hidrofóbicas, incluyendo antibióticos, debido a las largas cadenas laterales hidrofílicas. Se une a cationes divalentes (como Mg++ o Zn++), lo que contribuye a la mayor estabilidad de la membrana externa. Esta presencia de cationes suministra un ambiente adecuado para muchas funciones de la pared celular.

Como los LPS constituyen las endotoxinas de las bacterias Gram negativas, las funciones y propiedades de éstas originan muchos de los síntomas patológicos como patógenos Gram negativos: pirogenicidad (inducción de fiebre), hipotensión, en casos graves, choque letal, por fallo cardíaco y actividad necrótica de tejidos.

Pero igualmente, tiene efectos beneficiosos: estimula una serie de mecanismos defensivos del hospedador, incluyendo la activación del complemento, que puede ocasionar la lisis de la bacteria, mejorar las propiedades de los fagocitos, etc.; y en respuesta a ellos, libera una serie de moléculas mediadoras (citoquinas) que actúan a su vez sobre diversas partes del sistema inmunitario. De hecho, los efectos negativos se deben a comportamientos incontrolados desencadenados en el propio sistema inmunitario.

Los LPS, y concretamente las cadenas laterales constituyen el antígeno somático O, cuya especificidad viene determinada por la secuencia repetitiva de azúcares. Esta porción condiciona la virulencia de las bacterias Gram-negativas patógenas, por lo que debe ser esencial en la interacción hospedador-parásito.

Las proteínas de la membrana externa están intercaladas en esta membrana, participando en la estabilización de la arquitectura tridimensional, interaccionando unas con otras y con los lípidos. Entre ellas, las más importantes son las porinas.

Existen otras proteínas minoritarias parecidas a porinas, que actúan como canales

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