Además del peptidoglicano, las Bacteria Gram negativas poseen en su pared una capa adicional que está compuesta de lipopolisacárido. La presencia de lipopolisacárido justifica que la membrana externa se denomine frecuentemente capa de lipopolisacárido o simplemente LPS. Otro término comúnmente utilizado para esta estructura es membrana externa.
Composición química del LPS
La estructura del lipopolisacárido consta de dos porciones:
- Núcleo del lipopolisacárido
- Polisacárido
O
En Salmonella, el núcleo del polisacárido está compuesto por cetodesoxioctonato (KDO), azúcares de siete carbonos (heptosas), glucosa, galactosa y N-acetilglucosamina. El polisacárido O está unido al núcleo y consta generalmente de galactosa, glucosa, ramnosa y manosa, que son azúcares de seis carbonos, así como uno o más dideoxiazúcares poco frecuentes como abecuosa, colitosa, paratosa o tivelosa.
La parte lipídica del lipopolisacárido, conocida como lípido A, no es un lípido de glicerol, sino que los ácidos grasos se unen por una unión amino éster a un disacárido compuesto de N-acetilglucosamina-fosfato. En la membrana externa, el LPS se asocia con varias proteínas formando la mitad externa de la unidad de membrana. En la porción interna de la membrana externa se encuentra en muchas especies de Bacteria Gram negativas una lipoproteína compleja.
Endotoxina
Aunque la principal función de la membrana externa es estructural, una propiedad biológica importante es que es tóxica para los animales. Entre las Bacteria Gram negativas que son patógenas para el hombre y otros mamíferos, se encuentran especies de los géneros Salmonella, Shigella y Escherichia.
Porinas y periplasma
A diferencia de la membrana citoplásmica, la membrana externa de las Bacteria Gram negativas es relativamente permeable a pequeñas moléculas pese a que es básicamente una bicapa lipídica. Esto se debe a la presencia de una proteínas llamadas porinas que actúan como canales para la entrada y salida de sustancias hidrofílicas de bajo peso molecular.
Existen varios tipos de estas porinas, y se conocen porinas tanto específicas como inespecíficas. Las porinas inespecíficas forman canales rellenos de agua a través de los cuales puede pasar cualquier tipo de sustancias pequeñas. Pero por el contrario, algunas porinas son muy específicas porque contienen un sitio de unión específico para una o más sustancias.
Relación entre pared celular y tinción de Gram
Las diferencias estructurales entre las paredes celulares de las Bacteria Gram positiva y Gram negativas son las responsables del diferente comportamiento de las células a la tinción de Gram.
En dicha tinción, se forma dentro de las células un complejo cristal insoluble violeta-yodo que en el caso de las Gram negativas puede extraerse con alcohol, pero no en las Gram positivas. El alcohol deshidrata las positivas, que poseen paredes celulares muy gruesas con varias capas de peptidoglicano.
Lo anterior provoca que el cierre de los poros de las paredes impidiendo la salida del complejo cristal violeta-yodo. En las Gram negativas, el alcohol penetra rápidamente en la capa externa que es rica en lípidos y la fina capa de peptidoglicano no impide el paso del solvente, por lo que el complejo se extrae rápidamente.