Gram negativas: características, estructura, ejemplos

¿Qué son las bacterias Gram negativas?

Las bacterias Gram negativas son un grupo de organismos procariotas pertenecientes al dominio Bacteria caracterizados por no adquirir una coloración violeta o azul cuando son teñidas por el método de Gram. Algunas bacterias Gram negativas están entre las bacterias patógenas más importantes para la humanidad desde el punto de la salud pública.

Las bacterias son organismos unicelulares microscópicos que se encuentran en todos los ecosistemas del planeta y sobre prácticamente cualquier superficie o en el interior de cualquier otro ser vivo.

Algunas bacterias son importantes modelos de estudio para distintos procesos moleculares, mientras que otras son de gran importancia industrial, especialmente desde el punto de vista alimentario y farmacológico. En cambio, otras son negativamente importantes, pues afectan la salud de humanos, animales y plantas.

Tinción de Gram

A lo largo de los años, la caracterización de las distintas especies de bacterias ha sido en parte fruto de su visualización microscópica, que es un procedimiento necesario y común, tanto en el contexto clínico como en la investigación y la industria.

Las observaciones microscópicas bacterianas suelen llevarse a cabo mediante la aplicación de tintes especiales que reaccionan con componentes específicos de las células, lo que facilita su distinción y detalle.

Uno de los más populares e importantes métodos de tinción de bacterias, y quizá uno de los primeros realizados para la identificación inicial de estos microorganismos, es el método de Gram, originalmente propuesto en 1882 por el bacteriólogo danés Hans Christian Gram.

Para la tinción de Gram se emplea un tinte conocido como violeta cristal (también se emplea azul de metileno) y la efectividad de este método se basa en la capacidad o no de las bacterias analizadas para retener este tinte, lo cual depende de las características propias de su cubierta celular (tinción diferencial).

Aquellas bacterias que se tiñen con el violeta cristal aún después de ser lavadas, se denominan bacterias Gram positivas, mientras que aquellas que no retienen el colorante, y por tanto no se tiñen de violeta, se conocen como bacterias Gram negativas.

Características de las bacterias Gram negativas

Las bacterias Gram negativas son un grupo de bacterias que no pueden ser teñidas mediante el método de tinción diferencial de Gram, de allí su nombre.

Las bacterias Gram negativas tienen las siguientes características:

• Son microorganismos unicelulares.
• Células procariotas.
• Carentes de núcleo u otros orgánulos membranosos internos.
• Tienen una membrana plasmática que define la célula y una pared celular que la protege.
• Tienen una pared celular delgada, más delgada que las de las bacterias Gram positivas.
• Tienen una membrana plasmática rodeada por una delgada pared celular de peptidoglicano. A su vez, esta última está rodeada por otra membrana externa que posee abundantes polisacáridos adosados a esta a través de lípidos ancla.
• Generalmente, las bacterias Gram negativas están asociadas con aspectos negativos para la salud, pues muchas de ellas son importantes patógenos para el hombre.
• Las bacterias Gram negativas suelen desarrollar altos porcentajes de resistencia a antibióticos, lo que las hace todavía más importantes desde el punto de vista de la salud pública, ya que son difíciles de eliminar del organismo.

Estructura de las bacterias Gram negativas

La característica principal de las bacterias Gram negativas es la estructura de su cubierta celular, que es la que evita que el colorante se fije a las mismas durante la tinción.

La  pared celular de estas bacterias está formada por dos capas, las cuales analizadas desde la membrana plasmática hacia el exterior celular son:

• Una capa delgada de peptidoglicano, de 2 a 7 nanómetros de espesor.
• Una gruesa membrana externa, de 7 a 8 nanómetros de espesor.

Pared de peptidoglicano

El peptidoglicano, también conocido como mureína, es un polímero de gran tamaño formado por subunidades idénticas repetidas muchas veces.

Está formado por los derivados azucarados N-acetilglucosamina y el ácido N-acetilmurámico, unidos con algunos aminoácidos como el D-ácido glutámico, la D-alanina y el meso-ácido diaminopimélico, que no están comúnmente presentes en las proteínas celulares y, por lo tanto, no pueden ser hidrolizados por la mayor parte de las enzimas peptidasas.

La estructura central de esta molécula consiste en residuos alternados de N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico, al cual se unen cadenas peptídicas de 4 aminoácidos a través de un grupo carboxilo.

Las bacterias Gram negativas tienen una capa delgada de peptidoglicano, con solo una o dos láminas de este polímero sobre la membrana plasmática.

Membrana externa

Justo encima de la pared de peptidoglicano se encuentra la membrana externa, que es muy similar en estructura a la membrana plasmática y que cumple funciones especiales de protección, previniendo la entrada de moléculas tóxicas o dañinas para las bacterias, como antibióticos, sales biliares, entre otras.

Una diferencia importante entre ambas es la presencia de una lipoproteína de pequeño tamaño (la lipoproteína de Braun) covalentemente unida a la capa de peptidoglicano subyacente y embebida en la membrana externa gracias a interacciones hidrofóbicas.

Esta especie de “puente” entre la pared celular y la membrana externa hace que puedan aislarse experimentalmente como una sola unidad. Además, esto es posible gracias a la presencia de unos sitios de adhesión que conectan directamente la membrana externa con la pared celular.

Otra característica distintiva de la membrana externa respecto a la membrana plasmática es la presencia de lipopolisacáridos, que son grandes complejos moleculares formados por lípidos y carbohidratos, cuya estructura consiste en tres partes:

• Una molécula de lípido A, que contiene dos derivados del azúcar glucosamina, cada uno unido a tres ácidos grasos y a un grupo fosfato o pirofosfato.
• Un “centro” polisacárido, generalmente constituido por 10 residuos de azúcar.
• Una cadena O-lateral, también conocido como el “antígeno O”, que es una pequeña cadena de polisacáridos que se extiende del núcleo azucarado. Se piensa que esta molécula es sumamente antigénica, lo que significa que su presencia en el cuerpo de un mamífero desencadena reacciones importantes del sistema inmune.

Ejemplos de bacterias Gram negativas

Existe una gran cantidad de bacterias Gram negativas en la naturaleza y quizá las más estudiadas son aquellas que resultan más importantes para el hombre en términos de salud pública.

Escherichia coli

Es la bacteria modelo por excelencia. Es una bacteria Gram negativa y, aunque es residente normal del tracto intestinal del ser humano y de otros animales, su proliferación puede provocar diarreas y malestares estomacales.

Esta especie también es ampliamente explotada desde el punto de vista industrial, científico y biotecnológico para múltiples fines.

Helicobacter pylori

Es otra importante bacteria enteropatógena (que afectan el sistema gastrointestinal) que afecta a los seres humanos y que está asociada con enfermedades como la gastritis crónica, úlceras pépticas y otras enfermedades extra-gastrointestinales severas.

Salmonella typhi

Es una especie de bacteria Gram negativa conocida por ser la causante de la fiebre tifoidea, que es una enfermedad potencialmente letal y que se transmite a través del agua o de alimentos contaminados con esta bacteria.

Acinetobacter baumannii

Es una especie resistente a múltiples antibióticos; vive en condiciones estrictamente aeróbicas (necesita oxígeno) y generalmente es causante de las infecciones intrahospitalarias más comunes, especialmente relacionadas con los pacientes sometidos a terapias respiratorias.

Referencias

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