Las bacterias Gramnegativas se refieren a un grupo de células bacterianas que quedan coloreadas de rojo debido a un colorante de contraste en el test de coloración de Gram y son caracterizadas por el pequeño contenido de peptidoglucano en su pared celular y por poseer una membrana externa.
Pared celular de las bacterias Gramnegativas
En la pared celular de bacterias Gramnegativas (ver Figura 1), la mureína (igual que el Peptidoglucano) tiene apenas cerca de 2 nm de espesor y contribuye hasta el 10% dela masa seca de la pared de la célula.
La membrana externa es el elemento estructural saliente. Contiene numerosas proteínas (50% en masa), así como el lipopolisacárido (LPS) clínicamente crítico.
El LPS es un complejo molecular, también conocido como endotoxina y comprende el lípido A, el polisacárido central y la cadena de polisacárido O-específico.
La membrana externa incluye porinas que son proteínas que forman poros en la membrana y permiten el paso de sustancias hidrofílicas de bajo peso molecular para el espacio periplásmico.
Las bacterias Gramnegativas incluyen también el espacio periplásmico que es el espacio entre la membrana citoplasmática interna y la membrana externa. Puede constituir hasta el 40% del volumen celular total en especies Gramnegativas.
El espacio contiene una red suelta de cadenas de peptidoglucano, así como un gel que contiene enzimas hidrolíticas y de degradación. Otras enzimas en el gel están envueltas en varias vías bioquímicas, incluyendo síntesis de peptidoglucanos, transporte de electrones y alteración de sustancias tóxicas para la célula (metabolismo de los xenobióticos). En algunas especies, el gel también contiene betalactamasa, una enzima responsable por la degradación de la penicilina. Hecho de importancia clínica cuando se considera la resistencia a antibióticos.
Figura 1 – Pared celular de las bacterias Gramnegativas. Se muestra la característica capa fina de mureína y la membrana externa conectada a ella por lipoproteínas. Muchas proteínas diferentes son localizadas en la membrana externa, inclusive las porinas que son canales hidrofílicos. La capa externa de la membrana externa está compuesta por complejos de lipopolisacáridos. Adaptado de Kayser et al., 2004.
Bacterias Gramnegativas y patogenicidad
Muchas especies de bacterias Gramnegativas son patogénicas, lo que significa que ellas pueden provocar enfermedades en el organismo huésped.
Esta capacidad patogénica está habitualmente asociada a ciertos componentes de las paredes de células Gramnegativas, en particular la capa de lipopolisacárido (también conocida como LPS o endotoxina). En los seres humanos, el LPS desencadena una respuesta inmune innata caracterizada por la producción de citosinas y activación del sistema inmunológico.
La inflamación es un resultado común de la producción de citosinas que también puede perjudicar al huésped.
El test de coloración de Gram
Las bacterias Gramnegativas son las bacterias que no retienen el colorante de cristal violeta en el protocolo de coloración de Gram.
En un test de coloración de Gram, es adicionado un colorante de contraste (comúnmente safranina o fucsina) tras el cristal violeta, coloreando todas las bacterias Gramnegativas con un color rojo o rosa. Sin embargo, las bacterias Grampositivas retienen el colorante de cristal violeta cuando son lavadas en una solución decolorante.
El test es útil porque refleja dos tipos de bacterias con base en las diferencias estructurales de sus paredes celulares.
Comparación con las bacterias Grampositivas
La pared celular de bacterias Grampositivas no posee la membrana externa y su capa de mureína es más espesa y contiene ácidos teicoicos.
La siguiente tabla muestra resumidamente las diferencias más relevantes entre bacterias Gramnegativas y Grampositivas.
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Grampositiva |
Gramnegativa |
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Púrpura (debido al colorante cristal violeta) | Roja (debido al colorante de fondo – safranina o fucsina) |
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15 a 80 nm | 2 nm |
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Ausente | Una que recubre la capa de peptidoglucano |
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Ausente | En la membrana externa |
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2 anillos | 4 anillos |
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Generalmente presente | Ausente |
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Ausente | Presente |
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Ausente | Presente |
References:
- Kapoor, K. (2010). Illustrated Dictionary of Microbiology. NewDelhi: Oxford.
- Kayser, F.H., Bienz, K.A., Eckert, J., Zinkernagel, R.M. (2004). Medical Microbiology. Stuttgart: thieme.
- Raver, P. H., & Johnson, G. B. (2002). Biology (6th ed.). Boston: Mcgraw-Hill.
- Solomon, E.P., Berg, L.R., Martin, D.W. (2008). Biology (8th). Belmont: Thomson Brooks/Cole.
