Bacterias: paredes celulares y respiración

¿Qué son las bacterias?

A medida que hace más frío afuera, más y más de nosotros sucumbimos a la infección. Su enfermedad puede comenzar con un hormigueo en la garganta o fatiga. Mientras caminas, eres una incubadora viviente. El patógeno se multiplica dentro de ti y una guerra continúa sin ser detectada.

Muchas veces, este invasor es una bacteria. Las bacterias son procariotas, organismos unicelulares con una estructura muy simple. Contienen un material pegajoso llamado citoplasma y algunas fábricas de proteínas.

Todas las células están rodeadas por una barrera delgada en el exterior que solo permite que ciertas cosas entren y salgan de la célula, llamada membrana plasmática , como un calcetín en el pie. Fuera de eso, las bacterias tienen una cubierta exterior gruesa llamada pared celular , como un zapato sobre un calcetín. Veamos más a fondo la estructura y función de la pared celular de las bacterias.

Estructura de las bacterias

Estructura de la pared celular

La pared celular es una estructura protectora importante para las bacterias. Piense en ello como un muro alrededor de un castillo. Mantiene las bacterias a salvo de intrusos no deseados, incluido su sistema inmunológico. La pared celular también juega un papel importante en la unión de las bacterias a las superficies, protegiéndolas de las duras condiciones ambientales y generando energía para la célula.

Las paredes celulares de las bacterias están formadas por una capa gruesa de una molécula llamada peptidoglicano , una combinación de azúcares y proteínas unidos entre sí. Algunas bacterias tienen una capa gruesa y otras tienen dos capas delgadas con espacio entre ellas. Otras bacterias tienen una sustancia cerosa en su pared celular, como las micobacterias, la bacteria que causa la tuberculosis.

Estructura de la pared celular en bacterias

Todas estas paredes existen alrededor de la membrana plasmática. Entre la pared celular y la membrana plasmática hay una pequeña cantidad de espacio llamado periplasma . Este espacio es responsable de ciertos tipos de respiración en bacterias.

Respiración

La respiración es parte de cómo las células producen energía. Las bacterias tienen dos formas de producir energía:

1. respiración aeróbica que implica oxígeno, y
2. respiración anaeróbica, que no involucra oxígeno.

La respiración aeróbica produce más energía e involucra la pared celular, así que comenzaremos por ahí.

Glucólisis

El primer paso en la respiración aeróbica es la glucólisis , que se produce en el citoplasma. En la glucólisis, la glucosa de la célula se degrada. En el proceso, los electrones de la molécula de glucosa original son liberados y recolectados por moléculas portadoras de electrones llamadas NAD +, que, una vez que tienen el electrón, se convierten en NADH. Este paso produce un poco de energía, llamada ATP , pero no mucha. La molécula de glucosa descompuesta resultante se llama piruvato, que se necesita para el siguiente paso.

Glucólisis en bacterias

Ciclo del ácido cítrico

El siguiente paso es el ciclo del ácido cítrico , donde el piruvato pasa por una serie de reacciones químicas y se convierte en otras moléculas. Esto sucede en las mitocondrias de las células eucariotas, pero las bacterias no tienen mitocondrias, por lo que todavía estamos en el citoplasma. Este proceso libera más electrones, y las moléculas portadoras de electrones NAD + y FADH se apresuran a agarrarlos, lo que los convierte en NADH y FADH2. Este paso también produce un poco de ATP (pero no mucho) y libera dióxido de carbono.

Ciclo del ácido cítrico en bacterias

Fosforilación oxidativa

Después del ciclo del ácido cítrico, la célula reúne todos sus portadores de electrones para descargarlos en la membrana plasmática en un proceso llamado fosforilación oxidativa , el último paso de la respiración. Esta área de la membrana plasmática se llama mesosoma y tiene muchos pliegues para darle a la célula más espacio para respirar. Los portadores de electrones descargan sus electrones uno a la vez en una cadena de proteínas, llamada cadena de transporte de electrones .

A cada proteína de la cadena le gustan más los electrones que la proteína anterior, por lo que los electrones siguen avanzando hacia la siguiente proteína. A medida que cada proteína obtiene los electrones, bombean iones de hidrógeno hacia el periplasma (el espacio entre la membrana y la pared celular). La pared celular actúa como una barrera externa, permitiendo que se acumulen los iones de hidrógeno.

Todos los electrones eventualmente terminan al final de la cadena de electrones. La última molécula que toma los electrones es el oxígeno. El oxígeno ama a los electrones más que a cualquiera de las proteínas de la cadena, por lo que todos los electrones terminan en las moléculas de oxígeno. El oxígeno captura los electrones y los iones de hidrógeno del interior de la celda y produce agua.

Ahora, volvamos a nuestro periplasma. En este punto, se están acumulando muchos iones de hidrógeno en el periplasma. Esto crea un gradiente químico, donde hay más iones de hidrógeno en un lado que en el otro. Todo en el mundo entero quiere pasar de donde hay más a donde hay menos hasta que haya un equilibrio. Entonces, estos iones de hidrógeno están ansiosos por encontrar una forma de entrar o salir de la célula. En la membrana plasmática hay una enzima especial llamada ATP sintasa . Esta proteína permite que los iones de hidrógeno regresen a la célula y aproveche la energía liberada para producir una tonelada de ATP.

Fosforilación oxidativa en bacterias

En nuestras células, la fosforilación oxidativa se produce en un orgánulo llamado mitocondrias. Las bacterias no tienen este orgánulo, por lo que deben usar la pared celular. La pared celular es importante, porque sin ella, las bacterias se adherirían mediante la fermentación, un proceso que ocurre en el citoplasma que solo produce cuatro ATP por glucosa, lo cual es mucho menos lucrativo que el 36-38 ATP que usa la respiración celular.

Resumen de la lección

La pared celular bacteriana es una estructura externa gruesa hecha de peptidoglicano (una combinación de azúcares y proteínas) que protege la célula y es importante para producir energía. Las bacterias realizan respiración aeróbica utilizando oxígeno.

• El primer paso, la glucólisis , se produce en el citoplasma y produce unos pocos ATP y NADH, un portador de electrones.
• A continuación, el ciclo del ácido cítrico produce más ATP, dióxido de carbono y más NADH y FADH2 en el citoplasma.
• A continuación, los portadores de electrones se mueven hacia los mesosomas de la membrana plasmática y la pared celular. Las proteínas en la cadena de transporte de electrones mueven iones de hidrógeno hacia el periplasma , el espacio entre la pared celular y la membrana plasmática.
• Finalmente, los iones de hidrógeno regresan a la célula a través de la ATP sintasa para producir ATP.