Diversidad Bacteriana: Gram Positivas y Negativas - Toxinas
En esta clase, se van a estudiar las diferencias existentes entre las bacterias o grupos de bacterias conocidas como gram positivas y gram negativas, así como hacer hincapié y profundizar en la definición de toxinas, tanto exotoxinas como endotoxinas y la importancia que tienen para la biomedicina.
La diferencia entre bacterias gram positivas y gram negativas hace referencia a un condicionante morfológico y funcional que se va a basar fundamentalmente en diferencias en su pared celular, aunque también presentan diferencias en las membranas plasmática que presentan.
La pared celular es una capa que está constituida principalmente por peptidoglicano y que va a constituir dicha pared y le va a aportar rigidez y estructura a la bacteria.
Por lo tanto, las bacterias se denominan gram positivas o gram negativas, haciendo referencia a un tipo de tinción bacteriana que va a conseguir revelar estas diferencias que presentan en la pared celular estos dos grandes grupos de bacterias.
La tinción de gram, por lo tanto, la tinción que diferencia estos los grandes grupos de bacterias es una tinción que se inventó para hacer diferencias o distinciones entre muestras clínicas para poder averiguar de un plumazo o de un vistazo qué grupo o gram grupo de bacterias teníamos en nuestras muestras.
Esta tinción fue desarrollada por el bacteriólogo Christian Gram en el año 1884, por lo tanto ya se trata de una técnica de las que podríamos denominar como técnicas clásicas.
Esta técnica fue muy importante cuando no se tenían herramientas de biología molecular para poder hacer una primera aproximación o una primera diferenciación y clasificación bacteriana de forma muy rápida y sobre todo, muy barata.
Mediante la realización de esta tinción íbamos a diferenciar las bacterias gram positivas debido a que éstas adoptaban una coloración morada y las bacterias gram negativas debido a que adoptaban una coloración menos intensa o rosada.
La tinción de Gram o la tinción Gram que diferencia bacterias gram positivas y gram negativas es una tinción que se realiza con dos componentes principales que son el cristal violeta y el lugol,
dependiendo de la penetración que tengan estos compuestos en la pared bacteriana, éstas se van a teñir de un color más o menos intensos, diferenciándose por norma general, dos grandes poblaciones.
Como se puede observar en esta fotografía existen unos puntitos que están claramente coloreados de una forma más violeta, que serían las bacterias gram positivas.
Por otro lado, y en unos cúmulos de bacterias con forma de bacilo, podemos observar que existen grandes acúmulos de estas bacterias, que serían bacilos gram negativos.
Esta tinción, la tinción Gram va a teñir de forma diferencial estos dos grandes grupos de bacterias, debido principalmente a diferencias en la disposición de su pared celular formada principalmente por peptidoglicano.
Como se puede observar aquí, las gram positivas van a tener una pared de peptidoglicano simbolizada en color naranja en el diagrama figura muchísimo más gorda, muchísimo más gruesa en el caso de gram positivas y más delgada en el caso de gram negativas.
Otra diferencia fundamental es que las bacterias gram negativas van a tener una membrana celular exterior extra que va a rodear a esta capa de peptidoglicano.
Por lo tanto, los gram positivos van a ser considerados como bacterias conocidas como un monodermas o monodernos por tener solamente una capa de membrana plasmática.
Sin embargo, la gram negativas por poseer una capa extra exterior van a ser considerados didermos.
Otra diferencia fundamental va a ser como acabo de comentar, el grosor de la pared de peptidoglicanos que va a ser sustancialmente más grande en bacterias gram positivas.
Y como acabo de comentar, va a haber una importancia grande de esta doble membrana en bacterias gram negativas.
Una curiosidad evolutiva es que al comienzo se pensaba que estos dos grandes grupos gram positivas y gram negativas eran grupos evolutivamente diferenciados principalmente por esta aparición de la doble membrana en el caso de gram negativas pero con el desarrollo de la genética y de la secuenciación, se ha descubierto que esta aparición de una doble membrana plasmática en gram negativas han sido eventos evolutivos convergentes, es decir, que ocurrieron varias veces a lo largo de la evolución.
Por lo tanto, no estaríamos hablando de grupos monofiléticos en el caso de gram positivas o gram negativas, sino que serían grupos, en cierto modo artificiosos creados por esta técnica de tinción que, a pesar de que no son grupos naturales, nos ayudan de forma excepcional a esta diferenciación en una primera línea en el laboratorio.
En una segunda parte de esta explicación vamos a hablar de lo que se conoce como las toxinas bacterianas.
Las toxinas bacterianas son unas sustancias producidas por las bacterias por algunas bacterias que aportan, digamos, toxicidad o virulencia a estas cepas y que suelen ser principalmente proteínas pero en algunos casos podrían pueden ser lipopolisacáridos.
Estas toxinas han sido importantes, estudiadas en la ciencia también para entender tanto la virulencia de las bacterias como su toxicidad y su capacidad de evasión del sistema inmunológico, ya que estas toxinas pueden interactuar con diversos elementos biológicos de seres vivos y provocarles reacciones.
Las toxinas, aparte de poder ser perjudiciales para ciertos organismos tienen diversos usos en investigación biomédica, ya que se han utilizado por tener dianas específicas que pueden bloquear, por ejemplo el crecimiento cancerígeno o provocar determinada reacción en una diana molecular determinada que nos interese en una investigación en concreto.
Por norma general, existen dos clases de toxinas las exotoxinas y las endotoxinas.
Las exotoxinas normalmente son proteínas que se van a excretar por parte de algunas bacterias y las endotoxinas normalmente son lipopolisacáridos y están más presentes en bacterias gram negativas.
Ya para finalizar, cabe poner algunos ejemplos de las toxinas más conocidas en ciencia.
La primera de ellas es la conocida como toxina botulínica, sintetizada por la bacteria Clostridium botulinum y ha sido utilizada en diversas aplicaciones médicas relacionadas con la contracción muscular y de hecho tiene una aplicación muy conocida, muy sonada en medicina estética debido a que consigue, digamos, comprimir o distensar o tensar en algunos casos determinados músculos debido a su acción en los sarcómeros musculares.
Esta toxina es conocida popularmente como un botox.
El segundo ejemplo sería la conocida como toxina antrácica.
Esta toxina, como ya indica su nombre es producida por la bacteria Bacillus anthracis y es la comúnmente conocida como productora del ántrax, la enfermedad del ántrax.
Ya para finalizar la toxina de Helicobacter pylori, producida obviamente por el Helicobacter pylori es una toxina muy importante en procesos gastrointestinales, ya que Helicobacter pylori se aloja en el estómago de los seres humanos y puede producir alteraciones gastrointestinales muy importantes o incluso, en algunos casos, la muerte.