Mesosoma: qué son, características, tipos y funciones
¿Qué son los mesosomas?
Los mesosomas son invaginaciones en la membrana plasmática de las bacterias grampositivas y algunas gramnegativas procariotas, observadas únicamente en células fijadas químicamente para la observación en microscopía electrónica.
Originalmente, los microbiólogos sugirieron que eran orgánulos que poseían múltiples funciones. Entre estas posibles funciones estaban que podrían participar en la síntesis de las membranas celulares, en la formación de las endósporas, en la replicación y segregación del ADN, en la respiración y en el metabolismo redox, entre otras.
Por un tiempo fue reconocido que el sistema de los mesosomas estaba conectado de manera compleja con el material nuclear y estaba relacionado con su replicación.
Adicionalmente, por ser consideradas extensiones de la membrana citoplasmática, se le asignaban funciones en los procesos enzimáticos, como el transporte de electrones.
Los mesosomas estaban presentes en todas las bacterias grampositivas, pero eran raros en las gramnegativas. En estas últimas solo aparecían si eran cultivadas bajo condiciones particulares.
La sustitución de métodos químicos de fijación para estudios de microscopía electrónica por técnicas de criofijación (fijación a bajas temperaturas) demostró que los mesosomas eran realmente malformaciones de la membrana debido a la fijación química.
Historia
Las primeras menciones de las estructuras mesosómicas datan de principios de la década los años 50 del siglo pasado. Sin embargo, la estructura fue bautizada varios años después por Fitz-James (1960). Este investigador describió los mesosomas a partir de especies de Bacillus fijadas químicamente.
Durante la década de los años 70, numerosos investigadores comenzaron a mostrar pruebas de que la aparición, el número y tipo de mesosomas dependía de la fijación química de las bacterias.
En 1981, Ebersold y colaboradores demostraron experimentalmente la naturaleza artificial de estas estructuras, al estudiar bacterias fijadas química y criogénicamente.
Hallazgos recientes señalan que daños similares en la membrana, con la consecuente aparición de mesosomas, pueden observarse en bacterias que han sido expuestas a antibióticos.
Características de los mesosomas
– Los mesosomas eran descritos como invaginaciones, en forma de bolsas de citoplasma que contenían agrupaciones de vesículas y túbulos.
– También los describían como espirales membranosas, o como una combinación de ambos tipos de estructuras.
– Los mesosomas aparecían en todas las bacterias grampositivas y solo en pocas especies de gramnegativas.
– En estas últimas, únicamente aparecían cuando las bacterias crecían en presencia de, y se fijaban con, tetróxido de osmio.
– El contenido de lípidos, proteínas y carbohidratos se consideraba similar al de la membrana plasmática. Sin embargo, en ocasiones había diferencias significativas en el contenido de fosfolípidos, carotenoides, carbohidratos y menaquinona de ambas estructuras.
– También se encontraba ARN y trazas de ADN en la composición química de los mesosomas.
Tipos
Dos tipos de mesosomas fueron descritos de acuerdo a su ubicación y función:
Septales
Aquellos que participaban en la formación del tabique en la división celular e intervenían en la formación de esporas.
Laterales
A estos mesosomas se les atribuían funciones sintéticas y secretoras.
Funciones
Metabolismo energético y respiratorio
Muchos estudios citoquímicos sugerían que las reacciones redox in vivo de las bacterias residía en los mesosomas. Estos estudios incluían tinciones con colorantes vitales como Verde Janus B y compuestos de tetrazolio.
Sin embargo, estudios bioquímicos proponían que las oxidasas específicas, las deshidrogenasas y los citocromos, faltaban totalmente o estaban en concentraciones reducidas en las preparaciones mesosómicas.
Acoplamiento nuclear a la membrana
Se sugería que el mesosoma atraía el núcleo a la superficie de la célula luego de un proceso denominado extrusión.
En protoplastos recién preparados, a menudo eran observados fragmentos de túbulos mesosómicos unidos externamente a la membrana. Esta unión ocurría opuesta al punto de la superficie interna donde el núcleo hacía contacto con la membrana.
División nuclear
Según los resultados obtenidos de diversos estudios se señalaba que, al comienzo de la división, los dos núcleos estaban conectados cada uno a un mesosoma.
A medida que aumenta el volumen nuclear, los mesosomas se dividían en dos y luego se separaban llevando, supuestamente, los núcleos hijos. Por ello se creía que los mesosomas actuaban como un análogo primitivo del huso mitótico en células de plantas y animales.
Formación del tabique
Los resultados acerca de la participación de los mesosomas en la formación del tabique (septum) eran ambiguos. Según algunos autores, la asociación del mesosoma con el tabique en algunas especies de bacterias en crecimiento era un hecho bien establecido.
Sin embargo, muchos resultados experimentales sugerían que los mesosomas eran innecesarios para el funcionamiento normal del mecanismo de división celular.
Síntesis de la pared celular
Debido a que se consideraba que el mesosoma estaba asociado al tabique en crecimiento, se pensaba que podía estar involucrado también en la síntesis de la pared celular.
Síntesis de membrana
También se propuso que el mesosoma era el sitio de síntesis de la membrana debido a la incorporación diferencial de los lípidos y los precursores de proteínas en las vesículas mesosomales.
Sin embargo, no existían pruebas concluyentes que demostraran esta hipótesis.
Síntesis y secreción de enzimas exocelulares
Algunos antibióticos causan malformaciones similares a las ocasionadas por los químicos empleados para fijar a las bacterias.
Debido a ello se asoció la presencia de mesosomas a la posibilidad de que estas estructuras tuviesen función secretora de enzimas para degradar a los antibióticos. Sin embargo, las pruebas obtenidas eran contradictorias.
Lugar de unión del episoma a la membrana
El episoma es una unidad extracromosómica replicante bacteriana que puede funcionar autónomamente o con un cromosoma. Una de las funciones del mesosoma, supuestamente mejor comprobada, era la de fungir como sitio de unión celular de los episomas a la membrana bacteriana.
Sitio de captación de ADN durante la transformación
Se creía que el mesosoma actuaba como un órgano de captación de ADN durante el proceso de transformación. Sin embargo, esta suposición se basaba en datos indirectos y no en pruebas directas.
Pruebas de la naturaleza artificial de los mesosomas
Entre las pruebas señaladas por los investigadores para demostrar que los mesosomas no son orgánulos, sino artefactos originados por las técnicas de fijación se encuentran:
– El número y tamaño de las estructuras mesosomales varía con la técnica de fijación.
– Los mesosomas solo son observables en muestras fijadas químicamente para microscopía electrónica.
– Los mesosomas no aparecen en bacterias fijadas criogénicamente.
– Estas estructuras aparecen en bacterias tratadas con algunos tipos de antibióticos, los cuales causan daños similares a los fijadores químicos.
Otras acepciones del término mesosoma
El término mesosoma presenta otras acepciones en zoología:
Anatomía
Mesosoma es uno de los tres tagmata en que se divide el cuerpo de algunos artrópodos, los otros dos son prosoma y metasoma.
Taxonomía
Mesosoma es un género de crustáceos descrito por Otto, 1821.
Referencias
- H.R. Ebersold, J.L. Cordier, P. Lüthy (1981). Bacterial mesosomes: method dependent artifacts. Archives of Microbiology.
- V.M. Reusch Jr, M.M. Burger (1973). The bacterial mesosome. Biochimica et Biophysica Acta.
- M.R.J. Salton (1994). Chapter 1. The bacterial cell envelope – a historical perspective. In: J.-M. Ghuysen, R. Hakenbeck (Eds.), Bacferiol cell wall. Elsevier Science B.V.
- T. Silva, J.C. Sousa, J.J. Polonia, M.A. Macedo, A.M. Parente (1976). Bacterial mesosomes. Real structures or artifacts? Biochimica et Biophysica Acta.
- Mesosome. Recuperado de en.wikipedia.org