Las células son la unidad funcional de todos los organismos vivos en este planeta.
Cada célula se compone de muchas pequeñas estructuras llamadas ‘orgánulos‘, que están especializados para llevar a cabo funciones vitales.
La pared celular es una capa rígida que rodea algunos tipos de células y se encuentra fuera de la membrana celular.
Una pared celular es un orgánulo importante y distinto, presente en plantas, bacterias, algas y hongos.
También resulta ser una característica especial que nos ayuda a distinguir una célula vegetal de una célula animal.
Función de la pared celular
Dentro de las funciones de la pared celular se encuentran:
- Le confiere a la celda una forma y estructura definida.
- Proporciona soporte estructural.
- Protección contra infecciones y estrés mecánico.
- Separa el interior de la celda del entorno exterior.
- Permite el transporte de sustancias e información desde el interior de la célula hacia el exterior y viceversa.
- También ayuda en la regulación osmótica.
- Evita la pérdida de agua.
- La actividad fisiológica y bioquímica de la pared celular ayuda en la comunicación célula-célula.
- Evita que la célula se rompa debido a la presión.
- Ayuda en la difusión de gases dentro y fuera de la célula.
- También proporciona protección mecánica contra patógenos.
Estructura
La composición de la pared celular difiere de una especie a la otra.
En las plantas, la pared celular está compuesta de polisacáridos que son carbohidratos complejos construidos a partir de monosacáridos.
En palabras simples, está compuesto de celulosa, hemicelulosa, polisacáridos pécticos, lignina, proteína, ciertos lípidos y agua.
En el caso de las algas, las paredes celulares contienen polisacáridos o una variedad de glicoproteínas, o ambas.
Los hongos tienen una pared celular que consiste principalmente en quitina y otros polisacáridos, y las paredes celulares de las bacterias están hechas de peptidoglicano, que está compuesto por cadenas de polisacáridos reticuladas por péptidos inusuales que contienen D-aminoácidos.
Pared celular de los hongos
La pared celular de hongos consiste en quitina y otros polisacáridos.
No tienen celulosa en sus paredes celulares.
Las especies de hongos que poseen una pared celular tienen una membrana plasmática y tres capas de material de la pared celular que la rodean.
Estas capas están compuestas exclusivamente por manoproteínas, quitinas y glucanos unidos por α y β y cumple muchas funciones, que incluyen proporcionar rigidez y forma de las células, metabolismo, intercambio iónico e interacciones con los mecanismos de defensa del huésped.
La composición de la pared celular varía entre especies de hongos, pero un componente principal de muchas paredes de células fúngicas es β1, 3-glucano.
Mecanismo de acción de los tratamientos
Los medicamentos actuales están dirigidos a inhibir las enzimas que sintetizan la pared de la membrana celular de los patógenos, sin afectar al organismo del paciente.
La acción se ejerce mediante la inhibición de la síntesis de b (1-3) D- glucan que es un componente esencial de la pared celular del hongo.
Las equinocandinas, caspofugina, micafungina y anidulafungina son lipopéptidos que inhiben el crecimiento fúngico de forma no competitiva.
La β1, 3- d -glucano sintasa, bloquea la síntesis de β1,3-glucano.
Esto disminuye la integridad estructural celular y la morfología y finalmente da como resultado la lisis osmótica de la célula.
Se cree que la inhibición de la síntesis de glucano da como resultado una pérdida de la actividad enzimática de la 1,3-β-glucano sintasa y esto a su vez compromete la estructura y la osmolaridad de la pared celular.
Mediante este mecanismo de acción, se mantiene la integridad del liposoma en las células humanas, y por lo tanto, resulta en una toxicidad mínima para el huésped.
Pared celular bacteriana
Las paredes celulares de las bacterias contienen un ingrediente conocido como peptidoglicano (también conocido como mureína).
Pero la pared celular bacteriana también contiene ingredientes adicionales, lo que hace que esta sea una estructura muy compleja en general.
Las paredes celulares de los microbios eucariotas se componen típicamente de un único ingrediente, como la celulosa que se encuentra en las paredes de las células de algas o la quitina en las paredes celulares de los hongos.
La pared celular bacteriana también cumple varias funciones, además de proporcionar resistencia general a la célula.
Protege a la célula de la lisis osmótica, a medida que la célula se mueve de un entorno a otro o transporta los nutrientes de su entorno.
Dado que el agua se puede mover libremente a través de la membrana celular y la pared celular, la célula está en riesgo de un desequilibrio osmótico, que podría ejercer presión sobre la membrana plasmática relativamente débil.
La pared celular puede evitar ciertas moléculas, como las toxinas, particularmente para las bacterias gram negativas.
Y, por último, la pared celular bacteriana puede contribuir a la patogenicidad o capacidad de causar enfermedad de la célula para ciertos patógenos bacterianos.
La pared celular de las bacterias se clasifica ampliamente en dos tipos: grampositivo y gram negativo.
Los dos tipos diferentes de paredes celulares se pueden identificar en el laboratorio mediante una tinción diferencial conocida como tinción de Gram.
Desarrollado en 1884, y la cual ha estado en uso desde entonces. Originalmente, no se sabía por qué la tinción de Gram permitía una separación tan confiable de las bacterias en dos grupos.
Una vez que se inventó el microscopio electrónico en la década de 1940, se descubrió que la diferencia de tinción se correlacionaba con las diferencias en las paredes celulares.
Las bacterias gram negativas tienen paredes celulares más delgadas, y se compone de pocas capas de peptidoglicanos y está rodeada por una membrana lipídica que contiene lipopolisacáridos y lipoproteínas.
El peptidoglucano
Esta molécula es única para la composición de la pared celular bacteriana.
El peptidoglicano es un polímero compuesto por dobles azúcares y aminoácidos (las subunidades de proteínas).
Esta molécula proporciona rigidez a la pared celular y ayuda a dar forma a las bacterias.
Las moléculas de peptidoglucano forman láminas que encierran y protegen la membrana plasmática bacteriana.
Las bacterias gram positivas tienen una pared celular gruesa.
La pared celular en bacterias Gram positivas contiene varias capas de peptidoglicano, que es una molécula hecha de azúcares y polipéptidos que forma una estructura similar a una malla.
Estas capas apiladas aumentan el grosor de la pared celular.
La composición de la pared celular de bacterias gram positivas es la siguiente:
- Varias capas de peptidoglucano.
- Lípidos.
- Acido teicoico.
La pared de células Gram-negativas también tiene peptidoglicano, pero una capa mucho más delgada que está intercalada entre no una, sino dos membranas de plasma.
Finalmente, la pared celular micobacteriana tiene una sola membrana plasmática, una capa delgada de peptidoglicano y una capa de ácidos micólicos, que son lípidos especiales únicos para las micobacterias.
En las bacterias gramnegativas, la pared celular contiene un porcentaje mucho más bajo de peptidoglicano.
La pared celular bacteriana gramnegativa también contiene una capa externa de lipopolisacáridos.
La capa de lipopolisacáridos rodea la capa de peptidoglicano y actúa como endotoxina en bacterias patógenas.
La capa de lipopolisacáridos también protege a las bacterias gramnegativas contra ciertos antibióticos, como las penicilinas.
La composición de la pared celular de bacterias gram negativas
- Peptidoglicano.
- Membrana externa.
- Lípidos.
- Proteínas.
- Lipopolisacáridos.
Las paredes celulares son buenos objetivos para los antibióticos porque las bacterias los necesitan para sobrevivir y las células humanas no las tienen.
El descubrimiento de la penicilina y cómo podría matar selectivamente a las bacterias sin dañar a los pacientes fue un gran avance en la década de 1940, y condujo a una disminución drástica en el número de personas que murieron por infecciones bacterianas.
Eventualmente, los científicos descubrieron que la penicilina mata a las bacterias al inhibir la síntesis de las paredes celulares.
Muchos antibióticos diferentes funcionan inhibiendo la síntesis del acido N-acetilglucosamina y el acido N-acetilneuramínico dos azucares que constituyen al peptidoglicano, impidiendo que las bacterias lo produzcan.
Esto es especialmente importante cuando las bacterias se están dividiendo, ya que necesitan un nuevo material de pared celular para la nueva célula que se está formando.
A medida que la bacteria comienza a replicarse, primero se alarga a aproximadamente el doble de su tamaño normal.
Mientras esto sucede, se está haciendo más peptidoglicano para compensar el área superficial extra.
Pero cuando estos antibióticos están presentes, el peptidoglicano no puede entrecruzarse adecuadamente, por lo que la pared celular es muy débil en algunos lugares.
Eventualmente, se acumula suficiente presión osmótica como para que la bacteria reviente y muera.
Eso significa que todos estos antibióticos que inhiben la síntesis de peptidoglucano son bactericidas porque matan bacterias atacando su pared celular.
