La pared celular bacteriana es una capa rígida externa a la membrana citoplasmática que mantiene la forma celular, soporta la presión osmótica interna y proporciona protección contra el estrés ambiental. Su composición es el determinante principal de la clasificación mediante la tinción de Gram.
Estructura del Peptidoglicano
El peptidoglicano (mureína) es un polímero compuesto por residuos alternos de N-acetilglucosamina (NAG) y ácido N-acetilmurámico (NAM) unidos por enlaces glucosídicos β-1,4. Cadenas peptídicas cortas se unen a los residuos de NAM — en E. coli, el péptido es L-Ala-D-Glu-ácido meso-diaminopimélico (mDAP)-D-Ala. Las cadenas peptídicas adyacentes se entrecruzan mediante enzimas transpeptidasas, creando un sacculus fuerte en forma de malla que rodea la célula.
Pared Celular Gram-Positiva
La pared celular Gram-positiva tiene una capa gruesa de peptidoglicano (20-80 nm, aproximadamente 20-40 capas) que retiene el cristal violeta durante la tinción de Gram. Los ácidos teicoicos, polímeros de glicerol o ribitol fosfato, están unidos covalentemente al peptidoglicano y se extienden hacia afuera, uniendo iones Mg²⁺ y regulando la actividad de la autolisina. Los ácidos lipoteicoicos son ácidos teicoicos anclados a la membrana citoplasmática a través de un glicolípido, contribuyendo a la carga superficial negativa. Las proteínas de superficie incluyen adhesinas, enzimas y la proteína M en Streptococcus pyogenes.
Pared Celular Gram-Negativa
La pared celular Gram-negativa tiene una capa delgada de peptidoglicano (2-7 nm, 1-3 capas) situada en el espacio periplásmico entre las membranas interna y externa. La membrana externa es una bicapa lipídica asimétrica con fosfolípidos en la hoja interna y lipopolisacáridos (LPS) en la hoja externa. El LPS consiste en lípido A (endotoxina), polisacárido central y antígeno O — el lípido A es responsable de la toxicidad de la sepsis Gram-negativa. Las porinas son proteínas transmembrana (ej., OmpF, OmpC) que forman canales para la difusión pasiva de moléculas hidrófilas pequeñas. La lipoproteína de Braun conecta la membrana externa con la capa de peptidoglicano, manteniendo la integridad estructural.
Pared Celular Micobacteriana
La pared celular micobacteriana es excepcionalmente gruesa y cerosa debido a los ácidos micólicos (ácidos grasos α-alquil, β-hidroxi de cadena larga) unidos covalentemente al arabinogalactano-peptidoglicano. Este complejo proporciona resistencia a ácidos y alcoholes (tinción ácido-alcohol resistente), desecación, muchos antibióticos y mecanismos inmunes del huésped. La pared celular representa hasta el 60% del peso seco de las especies de Mycobacterium.
Funciones de la Pared Celular
La pared celular mantiene la forma celular (coco, bacilo, espirilo) a través del sacculus rígido de peptidoglicano y previene la lisis osmótica soportando presiones internas de 5-20 atmósferas. Proporciona protección contra moléculas tóxicas, lisozima y bacteriófagos, y sirve como anclaje para estructuras superficiales incluyendo flagelos, pili y sistemas de secreción.
Relevancia Clínica
Los antibióticos betalactámicos (penicilinas, cefalosporinas) inhiben el entrecruzamiento del peptidoglicano al unirse a las enzimas transpeptidasas (PBPs). La lisozima, presente en lágrimas y saliva, rompe el enlace glucosídico β-1,4 en el peptidoglicano, causando lisis osmótica. El LPS (endotoxina) de bacterias Gram-negativas desencadena respuestas inflamatorias fuertes y shock séptico.
