Estructura y Función de la Membrana Citoplasmática y Pared Celular Procariota

Membrana Citoplasmática

La membrana citoplasmática constituye la frontera entre el interior y el exterior de la célula. Consiste en una bicapa lipídica, la cual está constituida por fosfolípidos. Estas moléculas están compuestas por grupos hidrofílicos e hidrofóbicos que se orientan de la siguiente manera:

• Las colas hidrofóbicas se encuentran enfrentadas entre sí.
• Los grupos hidrofílicos se localizan al exterior, en contacto con el medio acuoso.

La bicapa fosfolipídica no es rígida, sino que tiene una consistencia de gel, constituyendo una barrera semipermeable.

Estructura de la Membrana en Procariotas y Arqueas

En los organismos procariotas, existen compuestos llamados hopanoides que se insertan entre los fosfolípidos y refuerzan las membranas.

En las bacterias Archaea, las moléculas que constituyen la membrana citoplasmática se denominan éteres de glicerol. Estas son más rígidas que los fosfolípidos, ya que la unión del glicerol al componente lipídico (un polímero de isopreno llamado fitanil) se realiza mediante enlaces tipo éter, en lugar del enlace éster típico en Bacteria y Eucarya.

En ocasiones, dos éteres de glicerol enfrentados por las colas de fitanil se unen covalentemente, dando lugar a una molécula de bifitanil. En este caso, se forma una monocapa lipídica, y la rigidez de la membrana es aún mayor.

Mecanismos de Transporte a Través de la Membrana

Cuando el movimiento de sustancias es unidireccional de un lado de la membrana al otro, hablamos de uniporte.

En el caso de que el transporte implique una segunda molécula además de la que interesa transportar, hablamos de:

• Simporte: Cuando ambas sustancias se mueven en el mismo sentido.
• Antiporte: Cuando una sustancia entra en la célula y la otra sale.

Pared Celular

Prácticamente todos los procariotas necesitan de una pared que los proteja de los efectos consecuentes de cambios en la presión de turgencia. Las paredes procariotas contienen compuestos químicos únicos de este grupo.

Diferencias Estructurales

Existen diferencias estructurales clave entre los grupos bacterianos:

• Las bacterias Grampositivas presentan una gruesa capa de peptidoglicano sobre la membrana celular.
• En las Gramnegativas, la capa de peptidoglicano es mucho más delgada y sobre ella aparece una membrana externa.

Composición y Función del Peptidoglicano

El peptidoglicano está compuesto por capas polisacarídicas formadas por cadenas de glicano unidas mediante enlaces peptídicos entre aminoácidos asociados a distintas cadenas.

La unidad repetida del polímero peptidoglicano consiste en dos derivados glucosídicos unidos a un oligopéptido:

1. N-acetilglucosamina
2. Ácido N-acetilmurámico

El peptidoglicano está presente en todos los miembros de Bacteria, pero no en Archaea ni Eucarya. La fuerza mecánica de la pared celular es crucial para resistir la presión osmótica.

Un dato importante es que la penicilina previene precisamente la formación de nuevas capas de peptidoglicano y, eventualmente, provoca la muerte celular por lisis osmótica. Cabe destacar que la penicilina solo mata a células en crecimiento.

Membrana Externa (Bacterias Gramnegativas)

La membrana externa, presente en las bacterias Gramnegativas, contiene lípidos unidos covalentemente a un polisacárido, formando el lipopolisacárido (LPS), además de los fosfolípidos típicos de las membranas biológicas.

El LPS es de gran importancia para las bacterias patógenas porque:

• Es tóxico para los animales.
• Es bastante variable entre cepas de la misma especie, lo que permite evadir el sistema inmune del organismo infectado.

Esta membrana externa es más permeable que la membrana citoplasmática, ya que contiene unas proteínas llamadas porinas, las cuales forman poros acuosos que la atraviesan.

Sin embargo, las macromoléculas no pueden penetrar a través de estos poros debido a su tamaño. De esta manera, las proteínas excretadas a través de la membrana citoplasmática quedan atrapadas en el espacio periplásmico (presente entre la membrana interna y externa).

Estas proteínas periplásmicas incluyen:

• Enzimas hidrolíticas: Primeras en actuar en la degradación de la comida.
• Proteínas de unión: Necesarias para el transporte de nutrientes.
• Quimiorreceptoras: Utilizadas en la respuesta quimiotáctica.