Parete cellulare dei Gram negativi: struttura e componenti

Abbiamo visto nei precedenti appunti che la parete cellulare è una struttura tipica della cellula batterica. La parete è importante durante il processo di divisione cellulare ma la sua funzione più importante è quella di contrastare la pressione osmotica, che potrebbe causare la lisi cellulare con conseguente morte del batterio.

I batteri si suddividono in Gram+ e Gram- proprio sulla base delle differenze presenti a livello dello loro parete cellulare. Se effettuiamo una colorazione di Gram i primi rimangono colorati di blu, mentre i secondi si decolorano e verranno colorati di rosa in seguito all’aggiunta del colorante secondario.

In questi appunti andremo ad analizzare la struttura e i componenti che costituiscono la parete dei batteri Gram negativi.

Parete Gram negativi

La parete dei batteri Gram- è molto più complessa rispetto a quella dei batteri Gram+. Lo strato di peptidoglicano è più sottile ed è immerso tra le 2 membrane, che sono quella plasmatica e quella esterna (spazio periplasmico). Il peptidoglicano rappresenta solo il 10% della parete cellulare dei batteri gram negativi.

La parete dei gram negativi è formata da peptidoglicano e membrana esterna

I Gram- presentano una membrana esterna al di sopra del sottile strato di peptidoglicano. La  parete è quindi formata dal peptidoglicano e dalla membrana esterna.

Membrana esterna dei Gram-

La membrana esterna è formata da un doppio strato fosfolipidico. Nel foglietto esterno presenta grandi quantità di lipopolisaccaridi e nel foglietto interno troviamo la lipoproteina mureinica (detta anche ancora lipoproteica), che ancora la membrana esterna allo strato di peptidoglicano. Nella membrana esterna sono presenti anche le porine, che consentono la diffusione facilitata di ioni e piccole molecole.

Tutte le strutture descritte le vediamo bene nell’immagine di sopra.

Spazio periplasmatico

Lo spazio periplasmico è uno spazio che costituisce il 20-40% del volume cellulare e racchiude proteine ed enzimi che mediano funzioni fisiologiche importanti per il batterio. Questo è uno spazio attivo e non ha solo funzioni di divisione. Le proteine periplasmiche hanno numerose funzioni:

  • Acquisizione nutrienti mediante sistemi di trasporto.
  • Generazione di energia nelle catene di trasporto degli elettroni. Ricordiamo che le cellule procariotiche sono prive di organelli e molti processi avvengono a livello delle membrane.
  • Sintesi peptidoglicano, che avviene grazie alle transglicosilasi e alle transpeptidasi.
  • Catabolismo di sostanze complesse, per consentirne il trasporto attraverso la membrana plasmatica.
  • Biosintesi dei componenti della membrana esterna e degli altri rivestimenti e componenti cellulari (pili, flagelli ecc).
  • Degradazione o inattivazione di antibiotici o sostanze tossiche. Questo rappresenta un importante meccanismo di difesa di un batterio.
  • Nel periplasma sono presenti anche le chaperonine periplasmatiche, proteine che aiutano il ripiegamento delle proteine periplasmatiche che devono essere trasportate alla membrana esterna.

Lipoproteina mureinica

Ancora la membrana esterna al peptidoglicano ed è una lipoproteina che ha una struttura simile al glicerolo. La componente proteica di questa lipoproteina prende contatto con la componente proteica del peptidoglicano. La componente lipidica prende invece contatto con la membrana esterna.

Lipopolisaccaridi

Sono formati, come dice il nome stesso, da lipidi e da residui saccaridici. Si possono suddividere in 3 porzioni andando dall’interno verso l’esterno:

  • Lipide A.
  • Core.
  • Antigene somatico.

Leggi i nostri appunti sul lipopolisaccaride

Porine

Mediano il trasferimento di molecole (ioni e piccole molecole) dall’esterno verso l’interno e viceversa. Sono dei canali aventi una organizzazione trimerica (3 monomeri associati) e ciascun monomero ha una struttura a botte. Possono essere canali specifici o aspecifici.

Leggi anche: parete cellulare dei Gram positivi
Leggi anche: sistemi di secrezione proteica nei batteri

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