BIOSÍNTESIS DEL PEPTIDOGLUCANO Y CRECIMIENTO DE LA PARED. FORMAS SIN PARED.

1.       BIOSÍNTESIS DEL PEPTIDOGLUCANO DE MUREÍNA.

2.       CRECIMIENTO DE LA PARED CELULAR.

   2.1.    CRECIMIENTO DE LA PARED EN UNA BACTERIA GRAM-NEGATIVA: ESCHERICHIA COLI.

   2.2.    CRECIMIENTO Y SEPTACIÓN EN UNA BACTERIA GRAM-POSITIVA: ESTEROCOCCUS FAECALIS.

3.       PROTOPLASTOS Y ESFEROPLASTOS.

1.       BIOSÍNTESIS DEL PEPTIDOGLUCANO DE MUREÍNA.

Consta de 4 etapas:

·         Síntesis de precursores solubles en el citoplasma.

·         Estos precursores son transferidos a un transportador lipídico situado en la membrana citoplásmica (undecaprenil-fosfato), donde se forman las unidades disacarídicas con el pentapéptido.

·         Las unidades disacarídicas se polimerizan en cadenas lineales fuera de la membrana, pero aún unidas al undecaprenil-fosfato de la membrana.

·         Unión del polímero lineal así formado al peptidoglucano preexistente en la pared celular, por entrecruzamiento de (al menos) parte de sus péptidos respectivos.

A estas etapas hay que añadir una fase adicional de regeneración del transportador lipídico, una vez que ha cumplido su misión, para que pueda ser operativo en un nuevo ciclo de síntesis.

Veamos, pues, en más detalle, cómo ocurre este interesante proceso:

Fase 1: Los monosacáridos que luego van a constituir la unidad disacarídica repetitiva del esqueleto del peptidoglucano (NAM y NAG) se activan al unirse a uridín difosfato (UDP).

Por lo tanto, en esta fase se sintetizan por separado:

·         NAG-UDP.

·         NAM-UDP.

Luego se va produciendo la adición secuencial y ordenada de los distintos aminoácidos al NAM:

     1.      L-ala.

     2.      D-glu.

     3.      m-DAP.

     4.      D-ala-D-ala.

Observar que no se produce un tetrapéptido, sino un pentapétido. El último paso de adición de aminoácidos es la unión del dipéptido D-alanil-D-alanina, que se ha sintetizado en dos fases:

·         Una racemasa convierte la L-ala a D-ala.

·         Creación de enlace peptídico entre dos D-ala.

Fase 2: El UDP-NAM-pentapéptido se transfiere ahora a un transportador de membrana, llamado undecaprenil-fosfato en una reacción catalizada por una translocasa específica.

Fase 3: Polimerización de varias unidades disacarídicas. Ello se logra en una reacción de transglucosidación. Consiste en la unión de cada unidad disacarídica unida a su respectivo bactoprenol, con el extremo libre (reductor) de una cadena preexistente que a su vez está unida a otra molécula de bactoprenol.

Fase 4: El polímero naciente reacciona, por transpeptidación, con un PG aceptor preexistente.

La energía para esta reacción la suministra la hidrólisis concomitante del enlace peptídico entre las dos D-ala terminales. Es decir, en cada reacción de transpeptidación se libera una D-ala, correspondiente a la que ocupaba la posición (5).

Muchas bacterias controlan el grado de entrecruzamiento de su PG maduro. Incluso algunas pueden eliminar totalmente muchos de los péptidos originalmente unidos al NAM, mediante enzimas conocidas genéricamente con el nombre de autolisinas.

2.       CRECIMIENTO DE LA PARED CELULAR.

Aunque la pared celular es una estructura cerrada y sin solución de continuidad, debe permitir su expansión (crecimiento), y esto supone que se han de romper ciertos enlaces si se quiere que el nuevo material se ensamble con el preexistente mediante nuevas uniones, es decir, debe existir una acción concertada de mureín-hidrolasas y de mureín-sintasas. Por otro lado, hay que tener en cuenta que en el crecimiento de la pared celular se producen dos tipos de procesos: la expansión (aumento de tamaño) de esa pared, y la formación del tabique transversal en el centro de la célula.

El crecimiento y septación del peptidoglucano están basados en la actividad controlada y localizada en puntos determinados, de una gama de autolisinas, especialmente las dotadas de actividad transglucosidasa y/o transpeptidasa.

   2.1.    CRECIMIENTO DE LA PARED EN UNA BACTERIA GRAM-NEGATIVA: ESCHERICHIA COLI.

El crecimiento de la pared se puede considerar dividido en dos fases:

·         Crecimiento en longitud (elongación), mientras la célula crece en tamaño.

·         Producción del tabique transversal (septación), que conduce a la formación de dos células hijas.

   2.2.    CRECIMIENTO Y SEPTACIÓN EN UNA BACTERIA GRAM-POSITIVA: ESTEROCOCCUS FAECALIS.

En el enterococo el crecimiento del PG no es difuso, sino zonal, comenzando en el centro (zona ecuatorial) y avanzando hacia afuera.

3.       PROTOPLASTOS Y ESFEROPLASTOS.

Se denominan protoplastos las células bacterianas a las que se ha desprovisto totalmente de pared celular, mientras que esferoplastos son aquellas células bacterianas que poseen restos de pared.

Obtención. Existen dos posibles métodos alternativos:

·         Por destrucción del entramado del PG mediante enzimas líticas (lisozima, peptidasas).

·         Por inhibición de la formación de nuevo PG en las células en crecimiento.

Estos métodos permiten:

·         En el caso de Gram-positivas, la desorganización total de su pared, por lo que se obtienen protoplastos.

·         En el caso de las Gram-negativas, quedan restos de membrana externa y de peptidoglucano atrapados en ella, por lo que se obtienen esferoplastos.

En ambos casos, protoplastos y esferoplastos pueden revertir a la forma normal eliminando el tratamiento.

Protoplastos y esferoplastos son formas osmóticamente sensibles debido precisamente a que al no existir o estar desorganizado parcialmente el PG, ya no se pueden contrarrestar las fuerzas de presión osmótica existentes en los medios hipotónicos en que normalmente se cultivan o suspenden las bacterias. Por lo tanto, si se quieren obtener suspensiones estables de estas formas, hay que obtenerlas en medios o soluciones isotónicos o ligeramente hipertónicos, para evitar su lisis.