Libro de Microbiología

1. quinta edición
LANSING M. PRESCOTT
Augustana College
JOHN P. HARLEY
Eastern Kentucky University
DONALD A. KLEIN
Colorado State University
Traducción
Carlos Gamazo de la Rasilla
Universidad de Navarra
Íñigo Lasa Uzcudum
Universidad Pública de Navarra
MicrobiologíaMicrobiologíaMicrobiología
MADRID • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA • LISBOA • MÉXICO
NUEVA YORK • PANAMÁ • SAN JUAN • SANTAFE DE BOGOTÁ • SANTIAGO • SÃO PAULO
AUCKLAND • HAMBURGO • LONDRES • MILÁN • MONTREAL • NUEVA DELHI • PARÍS
SAN FRANCISCO • SYDNEY • SINGAPUR • ST. LOUIS • TOKIO • TORONTO

2. CONTENIDO ABREVIADO
PARTE I Introducción a la microbiología
1 Historia y ámbito de la microbiología 1
2 Estudio de la estructura microbiana: microscopía
y preparación de muestras 18
3 Estructura y función de la célula procariota 43
4 Estructura y función de la célula eucariota 78
PARTE II Nutrición, crecimiento y control
microbiano
5 Nutrición microbiana 99
6 Crecimiento microbiano 118
7 Control de microorganismos por agentes físicos
y químicos 145
PARTE III Metabolismo microbiano
8 Metabolismo: energía, enzimas y regulación 163
9 Metabolismo: liberación y conservación
de la energía 184
10 Metabolismo: uso de la energía en la biosíntesis 219
PARTE IV Biología molecular y genética
microbiana
11 Genes: estructura, replicación y mutación 243
12 Genes: expresión y regulación 279
13 Recombinación microbiana y plásmidos 313
PARTE V Tecnología del DNA y genómica
14 Tecnología del DNA recombinante 343
15 Genómica microbiana 371
PARTE VI Los virus
16 Los virus: introducción y características generales 389
17 Los virus: bacteriófagos 411
18 Los virus: virus de eucariotas 429
PARTE VII La diversidad del mundo
microbiano
19 Taxonomía microbiana 455
20 Archaea 487
21 Bacterias: deinococos y Gram negativas
no proteobacterias 504
22 Bacterias: las proteobacterias 525
23 Bacterias: Gram positivas con bajo contenido
en G + C 558
24 Bacterias: Gram positivas con alto contenido
en G + C 578
25 Hongos (Eumycota), mohos mucosos y mohos
acuáticos 595
26 Algas 614
27 Protozoos 628
PARTE VIII Ecología y simbiosis
28 Interacciones microbianas y ecología microbiana 641
29 Microorganismos en ambientes acuáticos 682
30 Microorganismos en ambientes terrestres 719
PARTE IX Respuesta inmunitaria y resistencia
inespecífica del huésped
31 Microbiota normal y resistencia inespecífica
del huésped 751
32 Inmunidad específica 785
33 Inmunología médica 822
PARTE X Enfermedades microbianas
y su control
34 Patogenicidad de los microorganismos 849
35 Quimioterapia antimicrobiana 869
36 Microbiología clínica 892
37 Epidemiología de las enfermedades infecciosas 915
38 Enfermedades humanas causadas por virus 941
39 Enfermedades humanas causadas por bacterias 973
40 Enfermedades humanas causadas por hongos
y protozoos 1021
PARTE XI Microbiología de los alimentos
e industrial
41 Microbiología de los alimentos 1043
42 Microbiología industrial y biotecnología 1075
APÉNDICES
Apéndice I Revisión de la química de las moléculas
biológicas 1113
Apéndice II Rutas metabólicas comunes 1125
Apéndice III Clasificación de procariotas de acuerdo
con la primera edición del Bergey’s Manual
of Systematic Bacteriology 1135
Apéndice IV Clasificación de procariotas de acuerdo
con la segunda edición del Bergey’s Manual
of Systematic Bacteriology 1140
Apéndice V Clasificación de los virus 1149
Glosario 1155
Créditos 1189
Índice 1195
vii

3. L
a microbiología es una disciplina extraordinariamente
amplia, que abarca especialidades tan diversas como
la bioquímica, la biología celular, la genética, la taxo-
nomía, la bacteriología de patógenos, la microbiología
industrial y de los alimentos, y la ecología. Un microbiólogo
debe estar familiarizado con muchas disciplinas biológicas y
con los principales grupos de microorganismos: virus, bac-
terias, hongos, algas y protozoos. El equilibrio es la clave.
Los estudiantes ajenos al tema necesitan una introducción al
conjunto antes de concentrarse en aquellas partes que más
les interesen. Este libro aporta una introducción a las áreas
más importantes de la microbiología, adecuada para estu-
diantes de diversa procedencia. Gracias a esta adecuación, el
texto se adapta a asignaturas con una orientación que puede
variar desde la microbiología básica hasta la microbiología
médica y aplicada. No sólo será útil para estudiantes de
medicina, odontología, enfermería y otras ciencias de la
salud, sino también para aquellos que se dedican a la investi-
gación, la docencia y la industria. Se dan por superados dos
cuatrimestres/semestres para biología y otros dos para quí-
mica, y el Apéndice I aporta además unas nociones esencia-
les de química.
Organización y enfoque
El libro está organizado de manera flexible, para que los
capítulos y temas puedan colocarse casi en cualquier orden.
Se ha hecho lo más autosuficiente posible cada capítulo para
facilitar esta flexibilidad. Algunos temas esenciales en
microbiología han recibido un tratamiento más extenso.
El libro está dividido en 11 partes. Las seis primeras
introducen los fundamentos de la microbiología, la estructu-
ra de los microorganismos, el crecimiento microbiano y su
control, el metabolismo, la biología y la genética molecula-
res, la tecnología del DNA y la genómica, y la naturaleza de
los virus. La Parte VII constituye un estudio del mundo
microbiano. En la quinta edición, el estudio de las bacterias
sigue de cerca la organización general de la segunda edición
del Manual Bergey de sistemática bacteriana (Bergey’s Ma-
nual of Systematic Bacteriology). Aunque se dedica mayor
atención a las bacterias, los eucariotas reciben también con-
siderable cobertura. Hongos, algas y protozoos son impor-
tantes por derecho propio. La introducción a su biología en
los Capítulos 25-27 es esencial para comprender temas tan
diversos como la microbiología clínica y la ecología micro-
biana. La Parte VIII se centra en las relaciones de los micro-
organismos con otros seres vivos y con su entorno (ecología
microbiana). Introduce además la microbiología acuática y
terrestre. El Capítulo 28 presenta los principios generales
subyacentes a la ecología microbiana y la microbiología
ambiental y con ello evita redundancias en los capítulos
siguientes sobre el hábitat acuático y el terrestre. El capítulo
describe además diversos tipos de interacciones microbianas
que se producen en el medio ambiente, como el mutualismo,
la protocooperación, el comensalismo y la predación. Las
Partes IX y X están relacionadas con el potencial patóge-
no, la resistencia y la enfermedad. Los tres capítulos de la
Parte IX describen la microbiota normal, la resistencia ines-
pecífica del huésped, los principales aspectos de la respuesta
inmunitaria y la inmunología médica. La Parte X empieza
abordando temas esenciales como el potencial patógeno, la
quimioterapia antimicrobiana y la epidemiología. Los Capí-
tulos 38-40 estudian después las enfermedades microbianas
más importantes en el ser humano. La separación de en-
fermedades por capítulos sigue un esquema básicamente
taxonómico; mientras que dentro de cada capítulo, se han
agrupado por modo de transmisión. Este enfoque aporta fle-
xibilidad y permite al estudiante un fácil acceso a la infor-
mación relativa a cualquier enfermedad que busque. No se
trata de un simple catálogo de enfermedades, sino que éstas
se incluyen en función de su importancia médica y su capa-
cidad para ilustrar los principios básicos de la enfermedad y
la resistencia. La Parte XI concluye este tratado con una
introducción a la microbiología industrial y de los alimen-
tos. Cinco apéndices ayudan al estudiante a repasar algunos
conceptos químicos básicos y aportan información extra
sobre algunos temas importantes que el libro no llega a com-
pletar.
El libro está pensado como una eficaz herramienta
didáctica. En la medida de su facilidad de lectura, así se
presta cualquier texto a que el estudiante lo utilice. Con este
objetivo en mente, se ha recurrido a un estilo de redacción
directo y relativamente sencillo, con muchos epígrafes de
secciones y un guión que dirige cada capítulo. El nivel de
dificultad se ha establecido con cautela, pensando en los lec-
tores a los que va dirigido. Durante la preparación de la
quinta edición, se ha comprobado cuidadosamente la clari-
dad de cada frase, y se ha revisado en caso necesario. Se han
seguido en la medida de lo posible los acuerdos de nomen-
xix
PREFACIO
Los libros son los portadores de la civilización. Sin libros, la historia calla, la literatura,
enmudece, la ciencia se paraliza, y el pensamiento y la especulación se detienen.
Ellos son motores del cambio, ventanas al mundo, faros que se alzan en el mar del tiempo.
Barbara Tuchman

4. clatura y abreviaturas del ASM Style Manual de la American
Society for Microbiology.
Los numerosos términos nuevos que se encuentran en el
estudio de la microbiología representan un escollo enorme
para los estudiantes. Este texto reduce el problema reforzan-
do el aprendizaje de vocabulario de tres modos: 1) no
emplea ningún término nuevo sin haberlo definido clara-
mente (a veces se aportan también palabras derivadas), es
decir, el estudiante no necesita un conocimiento previo de
términos microbiológicos para poder utilizar el libro; 2) los
términos más importantes están impresos en negrita cuando
aparecen por vez primera; y 3) al final se incluye un glosario
extenso y actualizado, con referencias de paginación.
Como las ilustraciones son fundamentales para apren-
der y disfrutar de la microbiología, todas ellas son a color, y
se han utilizado numerosas fotografías excelentes también a
todo color. Con ello no sólo se realza el atractivo del texto,
también la eficacia didáctica de cada figura, y por tanto se
ha invertido considerable esfuerzo en los dibujos. Gran parte
de los dibujos utilizados en la cuarta edición ha sido retoca-
da y mejorada para su empleo en esta quinta edición. Los
dibujos nuevos se han realizado bajo la supervisión directa
de un editor artístico y de los autores, en la idea de ilustrar y
reforzar determinados puntos del texto. En consecuencia,
cada ilustración guarda relación directa con los párrafos a
los que acompaña, y se cita específicamente allí donde pro-
cede. Se ha tenido un exquisito cuidado en situar las ilustra-
ciones lo más cerca posible del lugar donde se citan, y se ha
revisado la exactitud y la claridad de cada figura y de su pie
correspondiente.
Temas en el libro
Al menos siete temas dirigen el curso de la obra, aunque
alguno de ellos pueda ser más evidente que los otros en cier-
tos puntos. Estos temas son los siguientes:
1. El desarrollo de la microbiología como ciencia.
2. La naturaleza e importancia de las técnicas empleadas
para aislar, cultivar, observar e identificar los
microorganismos.
3. El control de los microorganismos y la reducción de sus
efectos perjudiciales.
4. La importancia de la biología molecular para la
microbiología.
5. La importancia médica de la microbiología.
6. Las distintas maneras en que los microorganismos
interactúan con su entorno y las consecuencias prácticas
de estas interacciones.
7. Las influencias de los microorganismos y las
aplicaciones de la microbiología en la vida cotidiana.
Estos temas contribuyen a la unificación y refuerzan la
continuidad del texto. El estudiante llegará a encariñarse con
la actividad de los microbiólogos y su repercusión en la
sociedad.
Novedades que aporta la quinta edición
En la quinta edición se han efectuado muchos cambios y
mejoras sustanciales, entre ellos:
1. Se ha modificado la organización general del texto
para ofrecer un flujo más lógico de los temas y poner
un mayor énfasis en la ecología microbiana. La
síntesis de ácidos nucleicos y de proteínas se ha
trasladado a los capítulos de genética para integrar la
discusión de la estructura de los genes, su replicación,
expresión y regulación. La tecnología del DNA
recombinante constituye ahora una sección aparte que
contiene además un capítulo sobre genómica
microbiana. Los tres capítulos de introducción a la
ecología microbiana se colocan ahora después del
estudio de la diversidad microbiana, acercándose así
ésta a la parte en que se presentan los principios
básicos de la microbiología. La Parte IX contiene
ahora una descripción de la resistencia inespecífica del
huésped, así como una introducción a los fundamentos
de la inmunología. Se discuten las asociaciones
simbióticas en el contexto de la ecología microbiana.
Se dedica un capítulo completo a la patogenia
microbiana, agrupado con otros aspectos de índole
médica en la Parte X.
2. Asimismo se han ampliado las herramientas
pedagógicas. Una nueva sección con dos o más
Cuestiones para reflexionar sigue a la sección de
Preguntas para razonar y repasar. Se han numerado las
principales secciones de cada capítulo para incrementar
la precisión de las referencias cruzadas. El resumen
contiene referencias en negrita a tablas y figuras que
servirán para el repaso del capítulo.
3. Se han añadido ilustraciones nuevas a prácticamente
todos los capítulos. Además, nuestro editor artístico ha
revisado minuciosamente cada figura, y retocado
muchas para mejorar su aspecto y su utilidad.
4. Se han revisado y actualizado todas las secciones de
referencias bibliográficas.
Además de estos cambios generales en el texto, se han actua-
lizado todos los capítulos, algunos de ellos con modificacio-
nes sustanciales. Algunas de las principales mejoras son las
siguientes:
Capítulo 1. Se han añadido un recuadro con los postulados
de Koch y una nueva sección sobre el futuro de la
microbiología.
Capítulo 2. Se describen las técnicas de microscopía de
contraste de interferencia diferencial y microscopía
confocal.
Capítulo 3. Se aportan más detalles sobre el mecanismo de
movilidad flagelar.
Capítulo 5. Se describen la captación de fosfatos y los
transportadores ABC.
xx Prefacio

5. Capítulo 6. Contiene información nueva sobre las
proteínas de la inanición, la limitación del crecimiento
por factores ambientales, los procariotas viables pero
no cultivables y la autoinducción (quorum sensing).
Capítulo 8. Se han combinado las descripciones de
regulación metabólica y control de la actividad
enzimática con la introducción a la energía y a las
enzimas.
Capítulo 9. Se ha reescrito la descripción general del
metabolismo para facilitar su comprensión, y se han
actualizado y ampliado las secciones sobre transporte
de electrones, fosforilación oxidativa y respiración
anaerobia.
Capítulo 11. Este capítulo se centra en la estructura de los
ácidos nucleicos y de los genes, las mutaciones y la
reparación del DNA. Se ha añadido información nueva
sobre metilación del DNA.
Capítulo 12. Se ha trasladado aquí la información sobre
expresión génica (transcripción y síntesis proteica),
combinada con una extensa discusión sobre la
regulación de la misma. Se han añadido secciones
nuevas, sobre sistemas de regulación global y sistemas
de fosfotransferencia de dos componentes.
Capítulo 15. Capítulo nuevo que aporta una breve
introducción a la genómica microbiana, incluyendo
comentarios sobre secuenciación del genoma,
bioinformática, características generales de los
genomas microbianos y genómica funcional.
Capítulo 18. Se ha actualizado la taxonomía de los virus y
se han añadido esquemas de ciclos vitales.
Capítulo 19. Se ha añadido material sobre taxonomía
polifásica y los efectos de la transferencia génica
horizontal sobre los árboles filogenéticos. Se ha
revisado y actualizado la introducción a la segunda
edición del Manual Bergey.
Capítulos 20-24. Se han revisado a fondo los capítulos de
estudio de procariotas para adaptarlos a la segunda
edición del Manual Bergey.
Capítulo 28. Este capítulo, antaño el 40, ha sido reescrito
en gran parte para abordar el tema de la simbiosis y las
interacciones microbianas (mutualismo,
protocooperación, comensalismo, predación,
competición, etc.). Se ha añadido un apartado sobre
desplazamiento microbiano entre ecosistemas, y se ha
ampliado la discusión sobre biofilms y tapetes
microbianos.
Capítulo 29. El capítulo sobre microorganismos en el
medio acuático incluye información nueva sobre temas
como los flujos de oxígeno en el agua, el bucle
microbiano, Thiomargarita namibiensis,
microorganismos en agua dulce y estándares para el
agua corriente potable.
Capítulo 30. Trata de los microorganismos sobre suelos
de zonas frías y húmedas, suelos de desiertos y suelos
geotérmicos hipertermales. Se describen con mayor
extensión los efectos del nitrógeno, el fósforo y los
gases atmosféricos sobre las plantas y el suelo. Existe
una sección nueva sobre la biosfera del subsuelo.
Capítulo 31. El capítulo se ha reorganizado y describe la
microbiota normal y la resistencia inespecífica. Se han
incluido descripciones de la resistencia del huésped, y
de las células, tejidos y órganos que componen el
sistema inmunitario, así como una introducción a las
vías del complemento alternativa y de la lectina. Se
presenta también un resumen de las propiedades y
funciones de las citoquinas.
Capítulo 32. Se han traído a este capítulo todos los
aspectos de la inmunidad específica en aras de la
claridad y la coherencia. El capítulo contiene una
visión general de la inmunidad específica, una
discusión sobre antígenos y anticuerpos y la acción de
estos últimos, la biología de las células T y de las
células B, la vía clásica del complemento y una sección
sobre tolerancia inmunitaria adquirida. Finaliza con un
resumen del papel de los anticuerpos y los linfocitos en
la resistencia.
Capítulo 33. Capítulo nuevo sobre inmunología médica
que contiene aspectos prácticos directamente
relacionados con la salud y la microbiología clínica:
vacunas e inmunizaciones, trastornos inmunitarios e
interacciones antígeno-anticuerpo in vitro, que
previamente aparecían dispersos en tres capítulos. La
sección sobre vacunas se ha ampliado notablemente.
Capítulo 34. Se ha extendido la descripción de la
patogenicidad microbiana hasta constituir un capítulo
aparte. Se han ampliado o añadido varios temas:
regulación de los factores de virulencia bacterianos e
islas de patogenicidad, mecanismos de acción de
exotoxinas y mecanismos microbianos para escapar de
las defensas del huésped.
Capítulo 37. En el capítulo de epidemiología se ha
ampliado la discusión sobre las enfermedades
emergentes y se han añadido secciones nuevas sobre
bioterrorismo y los efectos sobre la salud de los viajes
por el mundo.
Capítulos 38-40. Se han actualizado los capítulos
dedicados al estudio de las enfermedades, y las
enfermedades bacterianas se agrupan ahora en un solo
capítulo. Se ha añadido información nueva sobre herpes
genital, listeriosis, empleo terapéutico de las toxinas de
clostridios y otros temas. Se aporta una tabla nueva que
describe las enfermedades de transmisión sexual más
habituales y su tratamiento.
Capítulo 41. La novedades relativas a microbiología de
los alimentos incluyen el empaquetado en atmósfera
modificada, las toxinas de las algas, las bacteriocinas
como conservantes, la nueva variante de la
enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, la intoxicación
alimentaria por alimentos crudos, las nuevas técnicas
para el estudio de brotes de enfermedades
relacionadas con los alimentos y el empleo de
probióticos en la dieta.
Prefacio xxi

6. Capítulo 42. Se ha revisado el capítulo sobre
microbiología industrial y biotecnología para incluir los
últimos avances debidos a las nuevas técnicas
moleculares. Se ha añadido una sección sobre
desarrollo y selección de microorganismos para uso
industrial. Se han añadido o revisado de forma
importante temas como la síntesis de productos de
aplicación médica, la biodegradación de pesticidas y
otros contaminantes, la adición de microorganismos al
medio ambiente y el empleo de la tecnología de
micromatrices (microarrays).
Ayudas para el estudiante
Las ayudas pedagógicas para el estudiante son inestimables.
La más importante es la precisión, pero si el texto no es
claro, fácil de leer y atractivo, su actualización y su preci-
sión son gasto inútil porque el estudiante no lo leerá. Los
estudiantes deben ser capaces de comprender el material que
se les presenta, de utilizar eficazmente el texto como instru-
mento de aprendizaje, y de disfrutar con su lectura.
Con fines de eficacia didáctica, un texto debe presentar
la ciencia microbiológica con claridad. Para ello se ha recu-
rrido a ciertas ayudas que facilitan las tareas de enseñanza y
aprendizaje. A continuación del Prefacio, la sección especial
dirigida al estudiante revisa los principios de un aprendizaje
eficaz, entre ellos la técnica de estudio SQ4R: estudio (sur-
vey), preguntas (question) y las 4 R de lectura (read), repaso
(revise), registro (record) y revisión (review). Las ayudas
recogidas en cada capítulo se describen en la sección de
Visita guiada.
Además, el texto contiene un glosario, un índice y cinco
apéndices. El extenso glosario define los términos más
importantes de cada capítulo e incluye referencias de pagi-
nación. La mayor parte de las definiciones no se ha tomado
directamente del texto, sino que se ha escrito de nuevo para
facilitar la comprensión del estudiante. Para facilitar la con-
sulta y el acceso al contenido del texto, la quinta edición está
dotada de un índice detallado y amplio. Los apéndices apor-
tan información extra sobre principios químicos y rutas
metabólicas, junto a un mayor detalle de la taxonomía de
bacterias y virus. Para ayudar al estudiante en el terreno
siempre cambiante de la taxonomía de procariotas, el apén-
dice III ofrece la clasificación de estos seres vivos siguiendo
la primera edición del Bergey’s Manual of Systematic Bacte-
riology, mientras que el apéndice IV aporta la clasificación
de la segunda edición del mismo manual.
Material complementario
El siguiente material didáctico tan sólo está disponible en su
versión inglesa.
Para el estudiante
1. Student Study Guide
2. Interactive E-TEXT
3. Microbes in Motion
4. Hyperclinic
5. Laboratory Exercises in Microbiology
6. Microbiology Study Cards
Para el profesor
1. Testing CD
2. Transparencies
3. Visual Resource Library
4. Projection Slides
5. Customized Laboratory Manual
6. PageOut, PageOut Lite y McGraw-Hill Course
Solutions
Recursos en la red
Prescott 2002 Online Learning Center. Puede visitarse la
dirección www.mhhe.com/prescott5
xxii Prefacio
Agradecimientos
Los autores desean dar las gracias a los
revisores que aportaron sus críticas y
análisis detallados. Sus sugerencias han
servido para mejorar enormemente el
producto final.
Revisores para la primera
y la segunda ediciones
Richard J. Alperin, Community College
of Philadelphia
Susan T. Bagley, Michigan
Technological University
Dwight Baker, Yale University
R. A. Bender, University of Michigan
Hans P. Blaschek, University
of Illinois
Dennis Bryant, University of Illinois
Douglas E. Caldwell, University of
Saskatchewan
Arnold L. Demain, Massachusetts
Institute of Technology
A. S. Dhaliwal, Loyola University of
Chicago
Donald P. Durand, Iowa State
University
John Hare, Linfield College
Robert B. Helling, University of
Michigan-Ann Arbor
Barbara Bruff Hemmingsen, San Diego
State University
R. D. Hinsdill, University of Wisconsin-
Madison
John G. Holt, Michigan State
University
Robert L. Jones, Colorado State
University

7. Prefacio xxiii
Martha M. Kory, University of Akron
Robert I. Krasner, Providence
College
Ron W. Leavitt, Brigham Young
University
David Mardon, Eastern Kentucky
University
Glendon R. Miller, Wichita State
University
Richard L. Myers, Southwest Missouri
State University
G. A. O’Donovan, North Texas State
University
Pattle P. T. Pun, Wheaton College
Ralph J. Rascati, Kennesaw State
College
Albert D. Robinson, SUNY-Potsdam
Ronald Wayne Roncadori, University
of Georgia-Athens
Ivan Roth, University of Georgia-
Athens
Thomas Santoro, SUNY-New Paltz
Ann C. Smith, University of
Maryland, College Park
David W. Smith, University of
Delaware
Paul Smith, University of South
Dakota
James F. Steenbergen, San Diego State
University
Henry O. Stone, Jr., East Carolina
University
James E. Struble, North Dakota State
University
Kathleen Talaro, Pasadena City
College
Thomas M. Terry, The University of
Connecticut
Michael J. Timmons, Moraine Valley
Community College
John Tudor, St. Joseph’s University
Robert Twarog, University of North
Carolina
Blake Whitaker, Bates College
Oscar Will, Augustana College
Calvin Young, California State
University-Fullerton
Revisores para la tercera
y la cuarta ediciones
Laurie A. Achenbach, Southern
Illinois University
Gary Armour, MacMurray College
Russell C. Baskett, Germanna
Community College
George N. Bennett, Rice University
Prakash H. Bhuta, Eastern
Washington University
James L. Botsford, New Mexico State
University
Alfred E. Brown, Auburn University
Mary Burke, Oregon State University
David P. Clark, Southern Illinois
University
William H. Coleman, University of
Hartford
Donald C. Cox, Miami University
Phillip Cunningham, Wayne State
University
Richard P. Cunningham, SUNY at
Albany
James Daly, Purchase College, SUNY
Frank B. Dazzo, Michigan State
University
Valdis A. Dzelzkalns, Case Western
Reserve University
Richard J. Ellis, Bucknell University
Merrill Emmett, University of
Colorado at Denver
Linda E. Fisher, University of
Michigan-Dearborn
John Fitzgerald, University of Georgia
Harold F. Foerster, Sam Houston State
University
B. G. Foster, Texas A&M University
Bernard Frye, University of Texas at
Arlington
Katharine B. Gregg, West Virginia
Wesleyan College
Eileen Gregory, Rollins College
Van H. Grosse, Columbus College-
Georgia
Maria A. Guerrero, Florida
International University
Robert Gunsalus, UCLA
Barbara B. Hemmingsen, San Diego
State University
Joan Henson, Montana State
University
William G. Hixon, St. Ambrose
University
John G. Holt, Michigan State
University
Ronald E. Hurlbert, Washington State
University
Robert J. Kearns, University
of Dayton
Henry Keil, Brunel University
Tim Knight, Oachita Baptist
University
Robert Krasner, Providence College
Michael J. Lemke, Kent State
University
Lynn O. Lewis, Mary Washington
College
B. T. Lingappa, College of the Holy
Cross
Vicky McKinley, Roosevelt
University
Billie Jo Mello, Mount Marty
College
James E. Miller, Delaware Valley
College
David A. Mullin, Tulane University
Penelope J. Padgett, Shippensburg
University
Richard A. Patrick, Summit Editorial
Group
Bobbie Pettriess, Wichita State
University
Thomas Punnett, Temple University
Jo Anne Quinlivan, Holy Names
College
K. J. Reddy, SUNY-Binghamton
David C. Reff, Middle Georgia
College
Jackie S. Reynolds, Richland College
Deborah Rochefort, Shepherd College
Allen C. Rogerson, St. Lawrence
University
Michael J. San Francisco, Texas Tech
University
Phillip Scheverman, East Tennessee
University
Michael Shiaris, University of
Massachusetts at Boston
Carl Sillman, Penn State University
Ann C. Smith, University of Maryland
David W. Smith, University of
Delaware
Garriet W. Smith, University of South
Carolina at Aiken
John Stolz, Duquesne University
Mary L. Taylor, Portland State
University
Thomas M. Terry, University of
Connecticut
Thomas M. Walker, University of
Central Arkansas
Patrick M. Weir, Felician College
Jill M. Williams, University of
Glamorgan
Heman Witmer, University of Illinois
at Chicago
Elizabeth D. Wolfinger, Meredith
College
Robert Zdor, Andrews University

8. La publicación de un libro de texto requiere el esfuerzo de
muchas personas además de los autores. Queremos expresar
un agradecimiento especial a la plantilla de editorial y pro-
ducción de McGraw-Hill, por su excelente trabajo. En parti-
cular, queremos dar las gracias a Deborah Allen, la editora
del proyecto, por su orientación, su paciencia, su estímulo y
su apoyo. La coordinadora de nuestro proyecto, Vicki Krug,
supervisó la producción de esta compleja tarea con atención
y detalle encomiables. Liz Rudder, nuestra editora artística,
trabajó arduamente en la revisión y la mejora de todas las
ilustraciones de esta edición, tanto de las nuevas como de las
procedentes de la edición anterior. Beatrice Sussman, revi-
sora de pruebas desde la segunda hasta la cuarta edición, ha
corregido otra vez aquí nuestros errores y contribuido
inmensamente a la claridad, la coherencia y la facilidad de
lectura del texto.
Cada uno de nosotros desea extender su agradecimiento
a aquellas personas que nos ayudaron a nivel individual en la
marcha del trabajo. Lansing Prescott quiere dar las gracias a
George M. Garrity, editor en jefe de la segunda edición del
Bergey’s Manual, por su ayuda en la preparación de esta
quinta edición. La revisión de la clasificación de procariotas
no habría sido posible sin su ayuda. También queremos agra-
decer a Amy Cheng Vollmer su aportación de cuestiones
para reflexionar a cada capítulo. Seguramente enriquecerán
mucho la experiencia de aprendizaje del estudiante. John
Harley recibió una gran ayuda de James Snyder en la sección
de bioterrorismo. Donald Klein desea agradecer la ayuda de
Jeffrey O. Dawson, Frank B. Dazzo, Arnold L. Demain,
Frank G. Ethridge, Zoila R. Flores Bustamante, Michael P.
Shiaris, Donald B. Tait y Jean K. Whelan.
Por último, pero en primer lugar por su importancia,
queremos dar las gracias a nuestras familias por su paciencia
y su ánimo, especialmente a nuestras mujeres, Linda Pres-
cott, Jane Harley y Sandra Klein. A ellas dedicamos este
libro.
Lansing M. Prescott
John P. Harley
Donald A. Klein
xxiv Prefacio
Revisores de la
quinta edición
Stephen Aley, University of Texas at
El Paso
Susan Bagley, Michigan
Technological University
Robert Benoit, Virginia Polytechnic
Institute and State University
Dennis Bazylinski, Iowa State
University
Richard Bernstein, San Francisco
State University
Paul Blum, University of Nebraska
Matthew Buechner, University of
Kansas
Mary Burke, Oregon State
University
James Champine, Southeast Missouri
State University
John Clausz, Carroll College
James Cooper, University of
California at Santa Barbara
Daniel DiMaio, Yale University
Leanne Field, University of Texas
Philip Johnson, Grande Prairie
Regional College
Duncan Krause, University of Georgia
Diane Lavett, Georgia Institute of
Technology
Ed Leadbetter, University of
Connecticut
Donald Lehman, University of
Delaware
Mark Maloney, Spelman College
Maura Meade-Callahan, Allegheny
College
Ruslan Medzhitov, Yale University
School of Medicine
Al Mikell, University of Mississippi
Craig Moyer, Western Washington
University
Rita Moyes, Texas A&M University
David Mullin, Tulane University
Richard Myers, Southwest Missouri
State University
Anthony Newsome, Middle Tennessee
State University
Wade Nichols, Illinois State
University
Ronald Porter, Pennsylvania State
University
Sabine Rech, San Jose State
University
Anna-Louise Reysenbach, Portland
State University
Thomas Schmidt, Michigan State
University
Linda Sherwood, Montana State
University
Michele Shuster, University of
Pittsburgh
Joan Slonczewski, Kenyon College
Daniel Smith, Seattle University
Kathleen C. Smith, Emory
University
James Snyder, University of Louisville
School of Medicine
William Staddon, Eastern Kentucky
University
John Stolz, DuQuesne University
Thomas Terry, University of
Connecticut
James VandenBosch, Eastern
Michigan University

9. C A P Í T U L O 3
Estructura y función
de la célula procariota
Índice
3.1 Resumen de la estructura de la
célula procariota 44
Tamaño, forma y
agrupamiento 44
Organización de la célula
procariota 47
3.2 Membranas de la célula
procariota 48
Membrana plasmática 48
Sistemas internos de
membrana 51
3.3 La matriz citoplasmática 52
Cuerpos de inclusión 52
Ribosomas 55
3.4 Nucleoide 55
3.5 La pared de las células
procariotas 57
Estructura del peptidoglicano 59
Pared celular de las bacterias
Gram positivas 59
Pared celular de las bacterias
Gram negativas 61
Mecanismo de la tinción de
Gram 64
La pared celular y protección
osmótica 64
3.6 Componentes externos a la
pared celular 65
Cápsulas, «slime» y capas S 65
Pili y fimbriae 66
Flagelos y movilidad 66
3.7 Quimiotaxis 70
3.8 Endospora bacteriana 72
Conceptos
1. Las bacterias son pequeñas y de estructura
sencilla cuando se comparan con las células
eucariotas, incluso, a menudo, tienen formas y
tamaños característicos.
2. Aunque poseen una membrana plasmática,
necesaria para todas las células vivas, las
bacterias carecen normalmente de sistemas
extensos y complejos de membrana.
3. La matriz citoplasmática normalmente contiene
varios constituyentes que no están rodeados por
una membrana: cuerpos de inclusión, ribosomas
y el nucleoide con el material genético.
4. La pared celular procariótica es química y
morfológicamente compleja, y casi siempre
contiene peptidoglicano. La mayoría de las
bacterias se pueden clasificar en Gram positivas o
Gram negativas en función de la estructura de la
pared celular y de la respuesta a la tinción de
Gram.
5. Los componentes como cápsulas y fimbriae se
localizan fuera de la célula. Uno de éstos es el
flagelo, que muchas bacterias utilizan como
propulsor para desplazarse hacia las sustancias
atrayentes o alejarse de las repelentes.
6. Algunas bacterias forman endosporas, formas
latentes de resistencia, para sobrevivir
condiciones ambientales extremas.
Las especies bacterianas
pueden diferir en los
patrones de distribución
de sus flagelos. Estas
células de Pseudomonas
tienen un único flagelo
polar que utilizan para su
locomoción.

10. I
ncluso un examen superficial del mundo microbiano
revelaría que las bacterias son uno de los grupos más
importantes de seres vivos, desde cualquier criterio:
número de organismos, importancia ecológica general, o
importancia práctica para los seres humanos. De hecho, la
mayor parte de nuestro conocimiento sobre los fenómenos
bioquímicos y de biología molecular proceden de la investiga-
ción con bacterias. Aunque gran parte de la investigación se
ocupa de microorganismos eucariotas, el núcleo principal
radica en los procariotas. En consecuencia, la sección sobre
morfología microbiana comienza con la estructura de los pro-
cariotas. Como se mencionó en el Capítulo 1 (véase la p. 12),
hay dos grandes grupos de procariotas bien diferenciados:
Bacteria y Archaea. Este capítulo se va a centrar principal-
mente en la morfología de Bacteria; en el Capítulo 20 se dis-
cutirá la composición y estructura celular de Archaea. Para
evitar confusiones, debe recordarse que, en sentido general,
debe emplearse el término procariota, que incluye a Bacteria
y Archaea; el término bacteria se refiere específicamente a
las células del dominio Bacteria. Eucariotas, procariotas y
composición del mundo microbiano (pp. 12; 95-96). El dominio
Archaea (pp. 487-503).
3.1 Resumen de la estructura de la célula
procariota
Como gran parte de este capítulo se va a ocupar de la des-
cripción de componentes celulares individuales, a continua-
ción se expone un resumen general sobre la célula procario-
ta en su conjunto.
Tamaño, forma y agrupamiento
Se podría esperar que organismos pequeños, relativamente
simples como las bacterias, fuesen uniformes en cuanto a
forma y tamaño. Aunque es cierto que muchas bacterias tie-
nen una morfología similar, existen importantes variaciones
(Figuras 3.1 y 3.2; véanse también las Figuras 2.8 y 2.15).
La época en que los científicos solían considerar a las bacterias
como pequeñas bolsas de enzimas finalizó hace mucho tiempo.
Howard J. Rogers.
44 Capítulo 3 Estructura y función de la célula procariota
Figura 3.1 Bacterias representativas. Observación con el
microscopio óptico de bacterias teñidas. (a) Staphylococcus aureus;
obsérvense las células esféricas Gram positivas en racimos irregulares;
tinción de Gram (×1000). (b) Enterococcus faecalis; obsérvense las
cadenas de cocos; contraste de fases (×200). (c) Bacillus megaterium,
bacteria en forma de bacilo formando cadenas; tinción de Gram
(×600). (d) Rhodospirillum rubrum; contraste de fases (×500).
(e) Vibrio cholerae; bacilos curvados con flagelos polares (×1000).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)

11. En esta sección se describen los principales modelos morfo-
lógicos y se mencionan interesantes variantes en procariotas
(Capítulos 20-24).
La mayoría de las bacterias conocidas presentan forma
de coco o de bacilo. Los cocos son células casi esféricas.
Pueden existir como células individuales, pero se asocian
también en agrupaciones características que son útiles fre-
cuentemente para identificar a las bacterias. Los diplococos
se forman cuando los cocos se dividen y permanecen juntos
para constituir pares (Neisseria; Figura 2.15d). Cuando las
células después de dividirse repetidamente en un mismo
plano no se separan, se forman cadenas largas de cocos; este
modelo se observa en los géneros Streptococcus, Enterococ-
cus y Lactococcus (Figura 3.1b). Las bacterias del género
Staphylococcus se dividen en planos aleatorios para generar
racimos irregulares similares a los de las uvas (Figura 3.1a).
Las divisiones en dos o tres planos consecutivos perpendicu-
lares entre sí pueden producir racimos simétricos de cocos:
los miembros del género Micrococcus se dividen a menudo
en dos planos para formar paquetes cuadrados de cuatro
células denominados tétradas; en el género Sarcina los
cocos se dividen en tres planos, formando paquetes cúbicos
de ocho células.
La otra forma común bacteriana es el bastoncillo, deno-
minado bacilo. Bacillus megaterium es el ejemplo clásico de
una bacteria con forma de bastoncillo (Figura 3.1c; véase
también la Figura 2.15a, c). Los bacilos varían considerable-
mente en la proporción entre longitud y diámetro, siendo los
cocobacilos tan cortos y anchos que parecen cocos. La forma
del extremo del bacilo varía a menudo entre especies; puede
ser plana, redondeada, en forma de puro o bifurcada. Aunque
muchos bacilos aparecen aislados, pueden permanecer juntos
después de dividirse, formando parejas o cadenas (p. ej.,
Bacillus megaterium forma largas cadenas). Unas pocas bac-
terias con forma de bastoncillo, los vibrios, son curvados,
con forma de coma o de espiral incompleta (Figura 3.1e).
3.1 Resumen de la estructura de la célula procariota 45
Figura 3.2 Bacterias con formas atípicas.
Ejemplos de bacterias con formas diferentes a
los tipos de bacilo y coco. (a) Actinomyces,
MEB (×21 000). (b) Mycoplasma pneumoniae,
MEB (×62 000). (c) Spiroplasma, MEB
(×13 000). (d) Hyphomicrobium con hifas y
yema; microfotografía electrónica con tinción
negativa. (e) Bacteria cuadrada de Walsby.
(f) Gallionella ferruginea con un pedúnculo.
(a) (b) (c)
(d) (e)
(f)
Yema
Hifa
Hifa
2 µm

12. A parte de estas dos formas más frecuentes, las bacterias
pueden adquirir una gran variedad de formas. Los actinomice-
tos forman largos filamentos multinucleados característicos, o
hifas, que pueden ramificarse para constituir una red denomi-
nada micelio (Figura 3.2a). Muchas bacterias poseen una
forma semejante a bacilos largos retorcidos como espirales o
hélices; se denominan espirilos si son rígidos, y espiroquetas
cuando son flexibles (Figuras 3.1d, 3.2c; véase también la
Figura 2.8a,c). El microorganismo Hyphomicrobium, de
forma ovalada a pera (Figura 3.2d), produce una yema al final
de la larga hifa. Otras bacterias como Gallionella forman
pedúnculos (Figura 3.2f). Pocas bacterias son realmente pla-
nas. Por ejemplo, Anthony E. Walsby ha descubierto bacterias
cuadradas en charcas salinas (Figura 3.2e). Estas bacterias tie-
nen una forma parecida a cajas planas, cuadradas a rectangula-
res, de aproximadamente 2 × 2-4 µm y sólo 0.25 µm de grosor.
Finalmente, algunas bacterias pueden presentar formas varia-
bles (Figura 3.2b); se denominan pleomórficas, aunque, gene-
ralmente, pueden tener forma bacilar, como Corynebacterium.
En conjunto, el grupo bacteriano también varía en ta-
maño tanto como en forma (Figura 3.3). Las más pequeñas
(p. ej., miembros del género Mycoplasma) tienen aproxima-
damente 0.3 µm de diámetro, casi el tamaño de los virus
más grandes (poxvirus). Recientemente, se han publicado
investigaciones sobre células incluso menores. Las nanobac-
terias o ultramicrobacterias tienen un diámetro aproximado
de entre 0.2 µm y menos de 0.05 µm. Se han cultivado en el
laboratorio algunas cepas, pero la mayoría son sencillamen-
te objetos muy pequeños similares a bacterias, que sólo se
pueden observar microscópicamente. Algunos microbiólo-
gos piensan que las nanobacterias son artefactos; es preciso
realizar más investigaciones para aclarar la importancia de
estas formas bacterianas. Escherichia coli, bacilo de tamaño
medio, mide 1.1-1.5 µm de ancho y 2.0-6.0 µm de largo.
Algunas bacterias son bastante grandes; la cianobacteria
Oscillatoria tiene un diámetro de casi 7 µm (el mismo que
un eritrocito), y algunas espiroquetas pueden alcanzar oca-
sionalmente una longitud de 500 µm. Se ha descubierto una
bacteria enorme en el intestino del pez cirujano Acanthurus
nigrofuscus. La bacteria Epulopiscium fishelsoni presenta un
tamaño de 600 por 80 µm, algo menor que un guión impre-
so. Más recientemente, ha sido descubierta una bacteria aún
46 Capítulo 3 Estructura y función de la célula procariota
Figura 3.3 Tamaño de bacterias y virus. Se relacionan los tamaños aproximados de algunas bacterias con el de los eritrocitos y virus.
Espécimen Diámetro ×× longitud,
en nm
Oscillatoria
Eritrocito 7000
E. coli 1300 × 4000
Rickettsia 475
Poxvirus 230 × 320
Virus de la gripe 85
Bacteriófago T2 de E. coli 65 × 95
Virus del mosaico del tabaco 15 × 300
Virus de la poliomielitis 27

13. más grande en sedimentos oceánicos, Thiomargarita nami-
biensis (Recuadro 3.1). En definitiva, algunas bacterias tie-
nen un tamaño incluso mayor que la media de las células
eucariotas (las típicas células de plantas y animales presen-
tan un diámetro de 10-50 µm).
Organización de la célula procariota
Las células procariotas contienen numerosas estructuras.
Sus funciones principales se resumen en la Tabla 3.1, y la
Figura 3.4 ilustra muchas de ellas. No están todas las
3.1 Resumen de la estructura de la célula procariota 47
Recuadro 3.1
Microbios monstruosos
L
os biólogos han diferenciado a menudo las células proca-
riotas de las eucariotas por su tamaño. Generalmente, las
procariotas son más pequeñas que las eucariotas. Las
células procariotas crecen muy rápido en comparación con la
mayoría de las eucariotas, y carecen de los complejos sistemas
de transporte vesicular que poseen las células eucariotas (véase
el Capítulo 4). Se ha asumido que deben ser pequeñas por la
necesidad de una proporción mayor entre superficie y volumen,
y así, por ejemplo, favorecer la difusión intracelular de nutrien-
tes. Por ello, cuando Fishelson, Montgomery y Myrberg descu-
brieron un microorganismo grande, con forma de puro, en el
intestino del pez cirujano, Acanthurus nigrofuscus, propusieron
en su artículo publicado en 1985, que era un protista. Este micro-
organismo era demasiado grande para ser otra cosa. En 1993,
Esther Angert, Kendall Clemens y Norman Pace emplearon téc-
nicas para comparar secuencias de rRNA (p. 468) que les permi-
tieron identificar a este microorganismo, denominado actual-
mente Epulopiscium fishelsoni, como un procariota próximo al
género Gram positivo Clostridium.
E. fishelsoni [latín epulum, banquete, y piscium, pez] cuya
longitud es normalmente de 200 a 500 µm, puede alcanzar un
tamaño de 80 µm por 600 µm (véase la figura del recuadro).
Tiene, aproximadamente, un volumen mil veces superior al de
Escherichia coli. A pesar de su gran tamaño, este organismo
posee una estructura celular procariota. Es móvil y nada a una
velocidad de unas dos veces su longitud por segundo (aproxima-
damente, 2.4 cm/min) usando los flagelos de tipo bacteriano que
cubren su superficie. El citoplasma contiene nucleoides grandes
y muchos ribosomas, como sería necesario para una célula tan
grande. Epulopiscium puede superar los límites de tamaño esta-
blecidos para la difusión gracias a una membrana plasmática
muy plegada. Esto aumenta el área de la superficie celular y faci-
lita el transporte de nutrientes.
Parece que Epulopiscium se transmite de huésped a huésped
por contaminación fecal. La bacteria se puede eliminar dejando
en ayunas al pez cirujano durante unos días, aunque parece ser
que los adultos son resistentes, ya que si se colocan alevines
sanos junto a adultos infectados, los alevines se contagiarán,
pero no contagiarán a otros adultos sanos.
En 1997, Heidi Schulz descubrió en los sedimentos oceánicos
de la costa de Namibia un procariota aún más grande. Thiomarga-
rita namibiensis es una bacteria esférica, entre 100 y 750 µm de
diámetro, que a menudo forma cadenas. Es unas 100 veces más
grande en volumen que E. fishelsoni. Una vacuola ocupa cerca
del 98% de la célula, y contiene un fluido rico en nitratos; ésta
está rodeada de una capa de citoplasma de unos 0.5-2.0 µm llena
de gránulos de azufre. Esta capa citoplasmática es tan fina como
la que presentan la mayoría de las bacterias, para permitir tasas
adecuadas de difusión. La oxidación del azufre la utilizan como
fuente de energía, siendo el nitrato el aceptor de electrones.
El descubrimiento de estos procariotas limita en gran medi-
da la diferenciación entre procariotas y eucariotas en función de
su tamaño celular, ya que estos dos procariotas tienen un tamaño
mayor que una célula eucariota normal. Además, se ha descu-
bierto que algunas células eucariotas son más pequeñas de lo que
se pensaba. El mejor ejemplo es Nanochlorum eukaryotum.
Nanochlorum tiene sólo de 1 a 2 µm de diámetro, aunque es ver-
daderamente eucariota y tiene un núcleo, un cloroplasto y una
mitocondria. Es preciso evaluar de nuevo nuestros conocimien-
tos sobre los factores que limitan el tamaño de las células proca-
riotas. Ya no es seguro asumir que las células grandes son euca-
riotas y las pequeñas procariotas.
Bacterias gigantes. (a) Esta fotografía, realizada con
pseudoiluminación de campo oscuro, muestra a Epulopiscium
fishelsoni en la parte superior de la Figura, empequeñeciendo a los
paramecios que aparecen en la parte inferior (× 200). (b) Una
cadena de células de Thiomargarita namibiensis visualizadas
mediante microscopía óptica. Obsérvese la cubierta mucosa
externa, así como los glóbulos internos de azufre.
(a)
(b)

14. estructuras de cada género. Además, existen diferencias sig-
nificativas en la pared celular de las células Gram negativas
y Gram positivas. Sin embargo, a pesar de estas variaciones,
se puede considerar que las células procariotas son constan-
tes en su estructura fundamental y en la presencia de ciertos
componentes fundamentales.
Las células procariotas casi siempre están limitadas por
una pared celular químicamente compleja. Separada de ésta
por un espacio periplásmico, se sitúa la membrana plasmáti-
ca. Esta membrana puede estar invaginada para formar
estructuras membranosas internas. Como la célula procario-
ta no contiene orgánulos internos rodeados por membrana,
su interior parece morfológicamente muy simple. El mate-
rial genético se localiza en una región discreta, el nucleoide,
que no está separado del resto del citoplasma por membra-
nas. Los ribosomas y otros cuerpos de mayor tamaño, deno-
minados cuerpos de inclusión, están dispersos por la matriz
del citoplasma. Tanto las células Gram positivas como las
Gram negativas pueden utilizar flagelos para desplazarse.
Además, muchas células están rodeadas por una cápsula o
capa mucosa, externa a la pared celular.
Las células procariotas son morfológicamente mucho
más sencillas que las eucariotas. Estos dos tipos celulares se
compararán cuando se repase la estructura de la célula euca-
riota (véanse las pp. 95-96).
1. ¿Qué formas características pueden adquirir las bacterias?
Describa las formas en que las células bacterianas pueden
agruparse.
2. Dibuje una célula bacteriana y señale todas sus estructuras
importantes.
3.2 Membranas de la célula procariota
Las membranas son un componente imprescindible para
todos los organismos vivos. Las células deben interactuar
recíprocamente con su ambiente de forma selectiva, tanto si
se trata del medio interno de un organismo multicelular
como de un medio externo, menos protegido y más variable.
Las células no deben ser sólo capaces de tomar nutrientes y
eliminar residuos, sino también de mantener su interior en
un estado constante, muy organizado frente a cambios exter-
nos. La membrana plasmática rodea el citoplasma de las
células procariotas y eucariotas. Esta membrana es el punto
clave de contacto con el entorno celular y, por ello, es res-
ponsable de gran parte de su relación con el mundo exterior.
Para comprender la función de la membrana es preciso
familiarizarse con su estructura y, particularmente, con la de
la propia membrana plasmática.
Membrana plasmática
Las membranas contienen tanto proteínas como lípidos,
aunque las proporciones exactas de unas y otros varían
ampliamente. Las membranas plasmáticas bacterianas pre-
sentan una proporción más alta de proteínas que las de euca-
riotas, probablemente debido a las numerosas funciones que
realizan; en el caso de eucariotas, dichas funciones se llevan
a cabo en membranas de orgánulos internos. La mayoría de
48 Capítulo 3 Estructura y función de la célula procariota
Tabla 3.1 Funciones de las estructuras
de células procariotas
Membrana plasmática Barrera permeable selectiva, frontera
mecánica de la célula, transporte de
nutrientes y residuos, localización de
muchos procesos metabólicos
(respiración, fotosíntesis), detección de
señales ambientales quimiotácticas
Vacuola de gas Hincha la célula para flotar en un medio
acuático
Ribosomas Síntesis de proteínas
Cuerpos de inclusión Almacenamiento de carbono, fosfato y otras
sustancias
Nucleoide Localización del material genético (DNA)
Espacio periplásmico Contiene enzimas hidrolíticas y proteínas
de unión para la captura y transporte de
nutrientes
Pared celular Confiere a las bacterias una forma rígida
y las protege frente a la lisis en soluciones
diluidas
Cápsulas y «slime» Resistencia frente a la fagocitosis, adherencia
a superficies
Fimbriae y pili Adherencia a superficies, conjugación
bacteriana
Flagelos Movimiento
Endospora Supervivencia en condiciones ambientales
adversas
Figura 3.4 Morfología de una bacteria Gram positiva. La mayoría
de las estructuras que se muestran en esta figura se encuentran en
todas las células Gram positivas. Únicamente se ha incluido una
pequeña parte de las proteínas de la capa S para simplificar el dibujo;
cuando existen, estas proteínas cubren toda la superficie.
Nucleoide
Flagelo
Ribosoma Cápsula
Cuerpos de
inclusión
Capa S
Membrana
plasmática
Pared
celular

15. los lípidos asociados a membranas son estructuralmente asi-
métricos, con extremos polares hidrofílicos y no polares
hidrofóbicos (Figura 3.5), por tanto son anfipáticos. Los
extremos no polares son insolubles en agua y tienden a aso-
ciarse entre sí. Esta propiedad de los lípidos les confiere la
capacidad de formar membranas en bicapa. Las superficies
externas son hidrofílicas, mientras que los extremos hidrofó-
bicos quedan inmersos en el interior, lejos del agua circun-
dante. Muchos de estos lípidos anfipáticos son fosfolípidos
(Figura 3.5). Las membranas bacterianas se diferencian nor-
malmente de las de eucariotas en que carecen de esteroles,
como colesterol (Figura 3.6a). Sin embargo, muchas mem-
branas bacterianas contienen moléculas pentacíclicas, tipo
esteroles, denominadas hopanoides (Figura 3.6b), presentes
en gran cantidad en nuestro ecosistema (Recuadro 3.2). Los
hopanoides se sintetizan a partir de los mismos precursores
que los esteroides. Estas sustancias, cumplirían en procario-
tas la misma función que los esteroides en eucariotas, esta-
bilizar la membrana.
Los componentes lipídicos de la membrana de procario-
tas se distribuye en dos capas de moléculas ordenadas de
extremo a extremo (Figura 3.7). Por el contrario, muchas
membranas de Archaea están conformadas por una monoca-
pa de moléculas lipídicas. Archaea (Capítulo 20).
3.2 Membranas de la célula procariota 49
Figura 3.5 Estructura de un lípido polar de membrana.
Fosfatidiletanolamina, fosfolípido anfipático, presente a menudo en
las membranas bacterianas. Los grupos R son cadenas largas de ácidos
grasos no polares.
Etanolamina
Glicerol
Ácidos grasos
Extremo polar e hidrofílico
Cadenas largas de ácidos
grasos, no polares, hidrofóbicos
Figura 3.6 Esteroides y hopanoides de membrana. Ejemplos
comunes.
HO
OH OH
OH OH
(a) Colesterol (esteroide)
(b) Bacteriohopanetetrol (hopanoide)
Recuadro 3.2
Bacterias y combustibles fósiles
D
urante muchos años ha existido un enorme interés por el
origen de los combustibles fósiles, como carbón y petró-
leo. En los océanos hay una constante sedimentación de
membranas y otros compuestos orgánicos de procariotas que se
depositan en el fondo de los océanos. La formación de los com-
bustibles fósiles comienza cuando la materia orgánica queda
enterrada antes de que los microorganismos puedan oxidarla a
dióxido de carbono. Cuando la materia orgánica está enterrada
profundamente y sometida a temperaturas crecientes, en condi-
ciones anaerobias, se forman con frecuencia carbón y petróleo.
La cantidad de materia que participa en este proceso es enorme.
Se ha estimado que la Tierra contiene aproximadamente 1016
toneladas de carbono en los sedimentos.
Existen cada vez más pruebas de que gran parte de la
materia orgánica presente en los sedimentos tiene origen bacte-
riano. Cerca del 90 % de estos materiales se encuentra en forma
de querogeno, precursor orgánico del petróleo. Recientemente,
se ha aislado del querogeno el hopanoide bacteriohopanetetrol
(Figura 3.6b), y aumentan las pruebas que demuestran que el
querogeno se produce como consecuencia de la actividad bac-
teriana. Quizás, las reservas de combustibles fósiles las deba-
mos principalmente a las bacterias que sirven como descompo-
nedoras finales de la materia orgánica de los organismos
muertos.
Se ha estimado que la cantidad total de hopanoides en los
sedimentos es de aproximadamente 1011-12
toneladas, tanto como
la masa total de carbono orgánico de todos los organismos vivos
(1012
toneladas). Es posible que los hopanoides sean las molécu-
las biológicas más abundantes de nuestro planeta.

16. Las membranas celulares son estructuras muy delgadas,
aproximadamente de 5 a 10 nm de grosor, y sólo pueden
verse con el microscopio electrónico. La técnica de criofrac-
tura se ha empleado para romper membranas por entre la
doble capa lipídica, dividiéndola en dos partes y exponiendo
las partes ocultas. De esta forma, se ha descubierto que
muchas membranas, incluida la plasmática, tienen una
estructura interna compleja. Así, aparecen pequeñas partí-
culas globulares, que son proteínas que se sitúan dentro de
la doble capa lipídica (Figura 2.26). Técnica de criofractura
(p. 35).
El modelo de estructura de membrana más aceptado
actualmente es el modelo de mosaico fluido de S. Jona-
than Singer y Garth Nicholson (Figura 3.7). Estos inves-
tigadores diferenciaron entre dos tipos de proteínas de
membrana. Las proteínas periféricas están débilmente
conectadas a la membrana y pueden eliminarse fácilmente.
Son solubles en soluciones acuosas, y constituyen aproxi-
madamente el 20-30 % del total de las proteínas de mem-
brana. El resto, 70-80 % de las proteínas de membrana, son
proteínas integrales, que no se extraen fácilmente y son
insolubles en soluciones acuosas cuando se eliminan los
lípidos. Química de proteínas y lípidos (Apéndice I).
Las proteínas integrales, al igual que los lípidos de
membrana, son anfipáticas; sus regiones hidrofóbicas están
inmersas en la fracción lipídica, mientras que las porciones
hidrofílicas sobresalen de la superficie de la membrana
(Figura 3.7). Algunas de estas proteínas atraviesan com-
pletamente la capa lipídica. Estas proteínas pueden difun-
dir lateralmente en la superficie hasta una nueva posición,
pero no giran. A menudo, la membrana presenta hidratos de
carbono unidos a su superficie externa, que parecen poseer
funciones importantes.
La nueva imagen de la membrana celular está formada
por un sistema muy organizado y asimétrico, flexible y
dinámico a la vez. Aunque, aparentemente las membranas
tienen un diseño básico común, existen grandes variaciones
en su capacidad, tanto estructural como funcional. Las
diferencias son tan grandes y características que la compo-
sición química de las membranas se puede utilizar en la
identificación.
Las membranas plasmáticas de las células bacterianas
tienen que desempeñar satisfactoriamente un número in-
creíble de funciones. A continuación, se expondrán muchas
de las funciones principales de la membrana plasmática,
aunque se describirán más delante de forma individual. La
membrana plasmática retiene el citoplasma, particularmen-
te crítico en las células sin pared, y lo separa del medio
exterior. Esta membrana actúa también como barrera selec-
tivamente permeable: permite el paso de iones y moléculas
particulares, tanto hacia dentro como hacia fuera de la
célula, mientras que evita el tráfico de otras. Por ello, esta
membrana evita la pérdida de componentes esenciales,
mientras que permite la difusión o transporte de otras
moléculas. Como muchas sustancias no pueden atravesar la
membrana plasmática sin ayuda, hay que facilitar este
movimiento cuando sea necesario. Se pueden emplear sis-
temas de transporte para esas actividades, como la absor-
ción de nutrientes, la excreción de residuos y la secreción
de proteínas. La membrana plasmática de procariotas es
también el lugar donde se desarrollan numerosos procesos
metabólicos: respiración, fotosíntesis, síntesis de lípidos y
de constituyentes de la pared celular y, probablemente, la
segregación cromosómica. Finalmente, la membrana con-
tiene moléculas receptoras especiales que ayudan a las bac-
terias a detectar y responder a sustancias químicas del
50 Capítulo 3 Estructura y función de la célula procariota
Figura 3.7 Estructura de la membrana plasmática. Este diagrama del modelo de mosaico fluido de la estructura de la membrana plasmática
bacteriana muestra a las proteínas integrales (azul) flotando en una doble capa lipídica. Las proteínas periféricas (morado) están asociadas
íntimamente con la superficie de la membrana. Las esferas pequeñas representan los extremos hidrofílicos de los fosfolípidos de membrana, y las
colas onduladas, las cadenas de ácidos grasos hidrofóbicos. Puede haber también otros lípidos de membrana, como hopanoides (rosa). Para que quede
más claro, los fosfolípidos se muestran con un tamaño proporcionalmente muy superior al que poseen en las membranas verdaderas.
Hopanoide
Fosfolípido
Glucolípido Oligosacárido
Hélice α
hidrofóbica
Proteína
periférica
Proteína
integral
Proteína
integral

17. medio exterior. Resulta evidente que la membrana plasmá-
tica es esencial para la supervivencia de los microorganis-
mos. Ósmosis (p. 64); Transporte de sustancias a través de
membranas (pp. 104-109).
Sistemas internos de membrana
Aunque el citoplasma bacteriano no contiene orgánulos
membranosos complejos como mitocondrias o cloroplastos,
se pueden observar varias clases de estructuras membrano-
sas. Una común es el mesosoma. Los mesosomas son inva-
ginaciones de la membrana plasmática, conformando vesí-
culas, túbulos o lamelas (Figura 3.8 y Figura 3.11). Se
observan tanto en las bacterias Gram positivas como en las
Gram negativas, aunque son más prominentes, en general,
en las primeras.
Los mesosomas a menudo se encuentran próximos a los
septos o tabiques que dividen las bacterias, y a veces pare-
cen unidas al cromosoma bacteriano. Por ello, se piensa que
deben participar en la formación de la pared celular durante
la división o desempeñar un papel en la replicación del cro-
mosoma y su distribución a las células hijas.
Sin embargo, actualmente, muchos bacteriólogos consi-
deran que los mesosomas son artefactos generados durante
la fijación química de las bacterias para su observación con
el microscopio electrónico. Posiblemente, representan aque-
llas partes de la membrana plasmática con una composición
química diferente y que se alteran más con los fijadores.
Muchas bacterias poseen otros sistemas internos de
membrana más evidentes diferentes de los mesosomas
(Figura 3.9). Los plegamientos de la membrana plasmática
pueden ser extensos y complejos en bacterias fotosintéticas,
como las cianobacterias y las bacterias púrpuras, o en bac-
terias con una intensa actividad respiratoria, como las nitri-
ficantes (Capítulo 22). Pueden constituir agregados de vesí-
culas esféricas, vesículas aplanadas, o membranas tubulares.
Su función sería la de ofrecer una superficie amplia de
membrana para realizar una mayor y más rápida actividad
metabólica.
3.2 Membranas de la célula procariota 51
Figura 3.8 Estructura del mesosoma. Bacillus fastidiosus
(×91 000). Se observa un gran mesosoma junto al nucleoide.
«Mesosoma»
Nucleoide
Figura 3.9 Membranas internas bacterianas. Membranas de
bacterias nitrificantes y fotosintéticas. (a) Nytrocystis oceanus con
membranas paralelas atravesando toda la célula. Obsérvese el
nucleoplasma (n) con estructura fibrilar. (b) Ectothiorhodospira
mobilis con un sistema extenso de membrana intracitoplasmática
(× 60 000).
(b)
(a)
n
n

18. 1. Describa con un diagrama y con palabras el modelo de
mosaico fluido de las membranas celulares.
2. Enumere las funciones de la membrana plasmática.
3. Discuta la naturaleza, estructura y posibles funciones del
mesosoma.
3.3 La matriz citoplasmática
La matriz citoplasmática es la sustancia situada entre la
membrana plasmática y el nucleoide (p. 55). La matriz está
compuesta fundamentalmente por agua (casi el 70 % de la
masa bacteriana es agua). La de las células procariotas, a
diferencia de la de eucariotas, carece de orgánulos limita-
dos por una membrana unitaria. No posee rasgos distintivos
en microfotografías electrónicas, pero a menudo está com-
pactada con ribosomas y se encuentra muy organizada
(Figura 3.10). Proteínas específicas se sitúan en lugares
particulares, como el polo celular y el punto donde la célula
bacteriana se divide; así, aunque la bacteria carezca de un
verdadero citoesqueleto, su matriz citoplasmática presenta
un sistema proteico con esa función. La membrana plasmá-
tica y todo el contenido interior se denomina protoplasto;
por tanto, la matriz citoplasmática es una parte principal del
protoplasto.
Cuerpos de inclusión
Numerosos cuerpos de inclusión, gránulos de material
orgánico o inorgánico, visibles a menudo con el microsco-
pio de luz, se encuentran en la matriz citoplasmática. Estos
cuerpos normalmente se utilizan como reserva (p. ej., de
compuestos de carbono, sustancias inorgánicas, y de ener-
gía), y también pueden reducir la presión osmótica median-
te la agregación de moléculas en forma particulada. Algu-
nos no están rodeados por una membrana y permanecen
libres en el citoplasma —p. ej., gránulos de polifosfato,
cianoficina y de glucógeno—. Otros cuerpos de inclusión
están rodeados por una membrana no unitaria de una sola
capa de aproximadamente 2.0 a 4.0 nm de grosor. Ejemplos
de cuerpos de inclusión rodeados por una membrana no
unitaria son los gránulos de poli-β-hidroxibutirato, algunos
de glucógeno y de azufre, carboxisomas y vacuolas de gas.
La composición de los cuerpos de inclusión es variable.
Algunos son de naturaleza proteica, mientras que otros con-
tienen lípidos. Debido a que algunos cuerpos de inclusión
se utilizan como cuerpos de almacenamiento, su cantidad
variará dependiendo del estado nutricional de la célula. Por
ejemplo, los gránulos de polifosfato desaparecerán en hábi-
tats acuáticos en donde el fosfato sea limitante. A continua-
ción, se expone una breve descripción de varios cuerpos de
inclusión.
Los cuerpos de inclusión orgánicos suelen contener glu-
cógeno o poli-β-hidroxibutirato. El glucógeno es un polí-
mero de unidades de glucosa, compuesto por cadenas largas
formadas por enlaces glucosídicos α(1→4) unidos a ca-
denas ramificadas por enlaces glucosídicos α(1→6) (véase
el Apéndice I). El poli-ββ-hidroxibutirato (PHB) contiene
moléculas de β-hidroxibutirato unidas por enlaces éster
entre grupos carboxilos e hidroxilos de moléculas adya-
centes. Normalmente, sólo hay presente uno de estos polí-
meros orgánicos en una especie, pero las bacterias fotosinté-
ticas tienen ambos. El poli-β-hidroxibutirato se acumula en
distintos cuerpos de inclusión, de aproximadamente 0.2 a
0.7 µm de diámetro, que se tiñen fácilmente con negro
Sudán para observarlos con microscopio óptico, y son clara-
mente visibles con el microscopio electrónico (Figura 3.11).
El glucógeno se dispersa más uniformemente por la matriz
en forma de gránulos pequeños (aproximadamente de 20 a
100 nm de diámetro) y a menudo sólo pueden verse con el
microscopio electrónico. Si las células contienen una gran
cantidad de glucógeno, al teñirlas con una solución yodada
adquieren un color marrón rojizo. Los cuerpos de inclusión
de glucógeno y de PHB son reservas de carbono, que apor-
tan material para obtener energía y realizar la biosíntesis.
Muchas bacterias acumulan también carbono en forma de
gotitas lipídicas.
Las cianobacterias tienen dos tipos característicos de
cuerpos de inclusión orgánicos, gránulos de cianoficina y
carboxisomas. Los gránulos de cianoficina (Figura 3.13a)
están compuestos por polipéptidos grandes que contienen
aproximadamente la misma cantidad de los aminoácidos
arginina y ácido aspártico. Los gránulos son a menudo lo
suficientemente grandes para ser visibles con el microscopio
óptico y acumulan el exceso de nitrógeno como reserva bac-
teriana. Los carboxisomas están presentes en muchas ciano-
bacterias, bacterias nitrificantes y tiobacilos. Son poliédricos,
de aproximadamente 100 nm de diámetro, y contienen la
enzima ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa (p. 223) en una
disposición paracristalina. Sirven como reserva de esta enzi-
ma, y pueden ser el lugar de fijación de CO2.
Un cuerpo de inclusión orgánico realmente extraordina-
rio, la vacuola de gas, está presente en muchas cianobacte-
rias (véase sección 21.3), así como en bacterias fotosintéti-
cas púrpuras y verdes, y en algunas bacterias acuáticas,
como Halobacterium y Thiothrix. Estas bacterias flotan en o
cerca de la superficie, gracias a las vacuolas de gas que les
confieren flotabilidad. Esto se demuestra claramente con un
experimento sencillo, pero eficaz. Las cianobacterias mante-
nidas en un frasco lleno y cerrado herméticamente flotarán,
pero si se golpea el tapón con un martillo, las bacterias se
hundirán hacia el fondo. El examen de las bacterias al inicio
y al final del experimento revela que la repentina presión
provocada por el martillazo hizo colapsar las vacuolas de
gas, eliminando la flotabilidad de los microorganismos.
Las vacuolas de gas son agregados de un gran número
de estructuras pequeñas, huecas, cilíndricas, denominadas
vesículas de gas (Figura 3.12). La pared de las vesículas de
52 Capítulo 3 Estructura y función de la célula procariota

19. 3.3 La matriz citoplasmática 53
Flagelo
Motor flagelar
Ribosoma
Proteosoma
DNA
DNA
polimerasa
Chaperonina
Membranas
celulares
Piruvato
deshidrogenasa
Espacio
periplásmico
Figura 3.10 Dibujo ampliado un millón de veces de un corte
transversal de la bacteria Escherichia coli. En la parte superior se
observan el glicocálix, el flagelo, la pared celular Gram negativa y la
membrana plasmática. Los ribosomas sintetizando proteínas se
encuentran en toda la matriz citoplasmática subyacente. En la parte
inferior se observa el nucleoide con su densa maraña de DNA y
proteínas asociadas.

20. gas no contiene lípidos y está compuesta únicamente por
pequeñas proteínas. Concretamente, se trata de la repetición
de un único tipo proteico conformando un cilindro rígido
que es hueco e impermeable al agua, pero totalmente per-
meable a los gases atmosféricos. Las bacterias con vacuolas
de gas pueden regular su flotabilidad para permanecer en la
profundidad necesaria para obtener una intensidad de luz,
concentración de oxígeno y niveles de nutrientes adecuados.
La bacteria desciende tras el colapso de las vesículas, y flo-
tan hacia arriba cuando se forman otras nuevas.
Se han observado dos clases importantes de cuerpos de
inclusión inorgánicos. Muchas bacterias acumulan fosfato
como gránulos de polifosfato o gránulos de volutina
(Figura 3.13a). El polifosfato es un polímero lineal de orto-
fosfatos unidos por enlaces éster. Así, los granos de volutina
actúan como reservas de fosfato, un componente importante
de los constituyentes celulares, como los ácidos nucleicos.
En algunas células, actúan como reserva y fuente de energía
directa para reacciones químicas. Estos gránulos se denomi-
nan a veces gránulos metacromáticos porque muestran un
efecto metacromático; esto es, aparecen de un color rojo o
de una gama diferente de azul, cuando se tiñen con los colo-
rantes azul de metileno o azul de toluidina. Algunas bacte-
rias acumulan también temporalmente azufre en gránulos
de azufre, un segundo tipo de cuerpo de inclusión inorgáni-
co (Figura 3.13b). Por ejemplo, las bacterias púrpuras foto-
sintéticas pueden utilizar sulfuro de hidrógeno como dador
de electrones en la fotosísntesis (véase la sección 9.11) y
acumulan el azufre restante en el espacio periplásmico o en
estos gránulos citoplasmáticos especiales.
Los cuerpos de inclusión inorgánicos pueden utilizarse
para otros propósitos diferentes al de reserva. Un excelente
ejemplo es el de los magnetosomas, utilizado por algunas
bacterias para orientarse según el campo magnético terres-
tre. Estos cuerpos de inclusión contienen hierro en forma de
magnetita (Recuadro 3.3).
54 Capítulo 3 Estructura y función de la célula procariota
Figura 3.11 Estructura de una célula Gram positiva típica.
Microfotografía electrónica de Bacillus megaterium (×30 500).
Obsérvense la gruesa pared celular, PC; «el mesosoma», M; el
nucleoide, N; el cuerpo de inclusión de poli-β-hidroxibutirato, PHB;
la membrana plasmática, MP; y los ribosomas, R.
MP
PC
R
N
M
PHB
Figura 3.12 Vesículas de gas y vacuolas. (a) Filamentos de la
cianobacteria Anabaena flos-aquae al microscopio óptico. (b)
Preparación por criofractura de Anabaena flos-aquae (× 89 000).
Racimos de vesículas en forma de puro forman las vacuolas de gas.
Pueden observarse cortes, tanto longitudinales como transversales, de
vesículas de gas.
(b)
(a)

21. Ribosomas
Como se ha mencionado anteriormente, la matriz citoplas-
mática contiene numerosos ribosomas; éstos también pue-
den encontrarse adheridos débilmente a la membrana plas-
mática. En microfotografías electrónicas de pocos aumentos,
los ribosomas aparecen como partículas pequeñas, sin carac-
terísticas distintivas (Figura 3.11), pero son realmente obje-
tos muy complejos, compuestos de proteínas y de ácido
ribonucleico (RNA). Son el lugar de la síntesis de proteínas;
los ribosomas de la matriz citoplasmática sintetizan proteí-
nas destinadas a permanecer dentro de la célula, mientras
que los ribosomas de la membrana plasmática elaboran pro-
teínas que son transportadas al exterior. Los recién formados
polipéptidos se pliegan en su forma final tan pronto como
son sintetizados, o bien, inmediatamenmte después de su
síntesis. La forma final de cada proteína viene determinada
por su secuencia de aminoácidos. Proteínas especializadas
denominadas chaperonas moleculares, o chaperonas, ayu-
dan a conseguir el plegamiento apropiado. La síntesis de
proteínas, incluida una descripción detallada de los riboso-
mas, se expondrá ampliamente en el Capítulo 12.
Recuerde que los ribosomas de procariotas son más
pequeños que los de eucariotas. Se denominan comúnmente
ribosomas 70S, tienen un tamaño de aproximadamente 14-
15 nm por 20 nm, un peso molecular de aproximadamente
2.7 millones y están constituidos por subunidades de 50S y
de 30S (unidades Svedberg). La unidad Svedberg es la uni-
dad del coeficiente de sedimentación, medida de la veloci-
dad de sedimentación en una centrífuga; cuanto mayor sea
la velocidad de desplazamiento de una partícula al ser cen-
trifugada, mayor será su valor Svedberg, o coeficiente de
sedimentación. Este coeficiente depende del peso molecular,
volumen y forma de la partícula (véase la Figura 16.7). Las
partículas más pesadas y compactas suelen tener normal-
mente valores de coeficiente de sedimentación o unidades
Svedberg superiores. Los ribosomas de la matriz citoplas-
mática de las células eucariotas son de 80S y con un diáme-
tro de aproximadamente 22 nm. A pesar de las diferencias
generales en tamaño, ambos ribosomas están compuestos de
forma similar, por una subunidad grande y otra pequeña.
1. Describa brevemente la naturaleza y función de la matriz
citoplasmática y de los ribosomas. ¿Qué es un protoplasto?
2. ¿Qué clases de cuerpos de inclusión poseen los
procariotas? ¿Cuáles son sus funciones?
3. ¿Qué es una vacuola de gas? Explique su estructura y
función.
3.4 El nucleoide
Probablemente, la diferencia más característica entre orga-
nismos procariotas y eucariotas es la forma de organización
del material genético. Las células eucariotas tienen dos o
más cromosomas dentro de un orgánulo delimitado por una
membrana, el núcleo. Por el contario, las procariotas care-
cen de un núcleo limitado por membrana. El cromosoma
procariótico, casi siempre constituido por un único círculo
de doble cadena de ácido desoxirribonucleico (DNA), está
irregularmente distribuido en una zona amplia denominada
nucleoide (se emplean también otros términos: cuerpo
nuclear, cuerpo de cromatina, región nuclear). Normalmen-
te, los procariotas contienen un único anillo de doble hebra
de ácido desoxirribonucleico (DNA), aunque algunos tie-
nen un cromosoma linear (p. ej., Borrelia burgdorferi), y
otros, más de un cromosoma (p. ej., Vibrio cholerae, Bruce-
lla y Agrobacterium, entre otros). Aunque el aspecto del
nucleoide varía según el método de fijación y tinción, a
3.4 El nucleoide 55
Figura 3.13 Cuerpos de inclusión en bacterias. (a) Ultraestructura
de la cianobacteria Anacystis nidulans. La bacteria se está dividiendo
y se ha formado parcialmente un septo, LI y LII. Pueden observarse
varias estructuras características, incluyendo capas de la pared celular,
LIII y LIV; la membrana plasmática, mp; gránulos de polifosfato, pf;
un cuerpo poliédrico, cp; y material de cianoficina, c. Los tilacoides se
distribuyen a lo largo de la célula. Barra = 0.1 µm. (b) Chromatium
vinosum, bacteria púrpura del azufre, con gránulos intracelulares de
azufre; campo claro (× 2000).
(a) (b)
L I
MP
CP
PF
PF
L II
L III
L IV
Tilacoides
c
c

22. 56 Capítulo 3 Estructura y función de la célula procariota
Recuadro 3.3
Imanes vivos
L
as bacterias pueden responder a otros factores ambienta-
les, además de a sustancias químicas. Un ejemplo fasci-
nante es cómo las bacterias magnetotácticas acuáticas se
orientan por sí mismas en el campo magnético terrestre. La
mayoría de estas bacterias tiene cadenas intracelulares de partí-
culas magnéticas (Fe3O4), o magnetosomas, con un diámetro de
aproximadamente 40 a 100 nm y rodeadas por una membrana
(véase la figura del recuadro). Algunas especies que viven en
hábitat sulfurosos poseen magnetosomas con greigita (Fe3S4) y
pirita (FeS2). Como cada partícula de hierro es un pequeño imán,
las bacterias utilizan su cadena de magnetosomas para orientar
las direcciones norte y sur, y así nadar hacia los sedimentos ricos
en nutrientes o a la profundidad óptima en hábitat de agua dulce
o marinos. También se encuentran magnetosomas en la cabeza
de aves, atunes, delfines, tortugas verdes y otros animales, posi-
blemente como ayuda para la navegación. Los animales y las
bacterias comparten más características de comportamiento de lo
que anteriormente se pensaba.
Bacterias magnetotácticas. (a) Microfotografía electrónica de
transmisión de la bacteria Aquaspirillum magnetotacticum
(× 123 000). Obsérvese la larga cadena electrodensa de partículas
de magnetita, PM. Otras estructuras: ME, membrana externa;
EP, espacio periplásmico; MC, membrana citoplasmática.
(b) Magnetosomas aislados (× 140 000). (c) Bacterias migrando
en oleadas al ser sometidas a un campo magnético.
MC
PM
ME
EP
(a)
(b)
(c)

23. menudo se observan fibras en microfotografías electrónicas
(Figura 3.11 y Figura 3.14) que probablemente se traten de
DNA. El nucleoide es visible también con el microscopio
óptico, después de teñir la preparación con la técnica de
Feulgen, que reacciona específicamente con DNA. Una
célula puede tener más de un nucleoide cuando se produce
la división celular, después de duplicarse el material genéti-
co (Figura 3.14a). En bacterias que están creciendo activa-
mente, el nucleoide presenta proyecciones que se extienden
dentro de la matriz citoplasmática (Figura 3.14b,c). Posible-
mente, estas proyecciones contienen DNA que está siendo
transcrito activamente a mRNA.
Estudios rigurosos realizados con microscopía electró-
nica a menudo revelan al nucleoide en contacto con el meso-
soma o la membrana plasmática. También se pueden obser-
var membranas unidas a nucleoides aislados. Son pruebas de
la unión del DNA bacteriano a las membranas celulares, que
podrían participar en la separación del DNA para su trans-
misión a las células hijas durante la división celular.
Se han aislado nucleoides intactos y libres de membra-
nas. Análisis químicos revelan que están compuestos por
casi el 60% de DNA, algo de RNA y una pequeña cantidad
de proteínas. En Escherichia coli, célula en forma de bacilo
de 2 a 6 µm de longitud, el DNA circular mide aproximada-
mente 1400 µm. Obviamente, éste debe estar muy enrrolla-
do y plegado para que se adapte en el interior del nucleoide
(véase la Figura 11.8), probablemente lo consigue gracias a
la ayuda del RNA y las proteínas del nucleoide (proteínas
diferentes de las histonas del núcleo eucariota).
Existen pocas excepciones respecto de la descripción
anterior. Dos géneros de planctomicetos poseen regiones
con DNA limitadas por membrana. Pirellula presenta una
membrana sencilla que rodea una región, pirelusoma, que
contiene un nucleoide fibrilar y partículas semejantes a ribo-
somas. El cuerpo nuclear de Gemmata obscuriglobus está
rodeado por dos membranas (véase la Figura 21.12). Es pre-
ciso seguir investigando para determinar las funciones de
estas membranas y hasta qué punto está extendido este fe-
nómeno. El ciclo y la división de la célula (pp. 307-308). DNA
procariótico y su función (Capítulos 11 y 12).
Numerosas bacterias poseen plásmidos, además de su
cromosoma. Se trata de moléculas circulares, de doble cade-
na de DNA, que pueden existir y replicarse independiente-
mente del cromosoma o pueden integrarse en éste; en cual-
quier caso, son heredados por las células hijas. Sin embargo,
los plásmidos no están normalmente unidos a la membrana
plasmática, por lo que, a menudo, durante la división celular
una de las células hijas no lo adquiere. Los plásmidos no son
necesarios para el crecimiento y la multiplicación del hués-
ped, aunque pueden llevar genes que aportan a la bacteria
huésped una ventaja selectiva. Los genes plasmídicos pue-
den conferir a las bacterias resistencia a fármacos, nuevas
capacidades metabólicas, transformarlas en patógenas o
dotarlas de otras numerosas propiedades. Frecuentemente,
se produce lo que se denomina «transferencia horizontal» de
plásmidos entre bacterias, facilitándose que algunas caracte-
rísticas se extiendan fácilmente entre la población bacteria-
na, como por ejemplo la resistencia a fármacos. Plásmidos
(pp. 316-319).
1. Caracterice el nucleoide respecto a su estructura y función.
2. ¿Qué es un plásmido?
3.5 La pared de las células procariotas
La pared celular es la capa, normalmente muy rígida, que se
encuentra justo por encima de la membrana plasmática. Es
una de las partes más importantes de una célula procariota
3.5 La pared de las células procariotas 57
Figura 3.14 El nucleoide bacteriano. (a) Nucleoides en células de
Bacillus teñidas con HCl-Giemsa y observadas con microscopio
óptico (barra = 5 µm). (b) Sección de E. coli en crecimiento activo,
inmunodetección para observar específicamente DNA, examinado con
microscopio electrónico de transmisión. La transcripción y la
traducción se producen en partes del nucleoide que se extienden hacia
el citoplasma. (c) Modelo de dos nucleoides en una célula de E. coli
en crecimiento activo. Obsérvese que el nucleoide metabólicamente
activo no es compacto ni esférico, sino que posee proyecciones que se
extienden en la matriz citoplasmática.
(c)
(b)
(a)

24. por varias razones. Salvo algunos micoplasmas (véase la
sección 23.1) y algunas Archaea (véase el Capítulo 20), la
mayoría de las bacterias tienen una fuerte pared que les da
forma y protege de la lisis osmótica (p. 64); tanto la forma
como la integridad de la pared celular se deben fundamen-
talmente al peptidoglicano, como se mostrará más adelante.
La pared celular de muchos microorganismos patógenos tie-
nen componentes que contribuyen a su patogenicidad. La
pared puede proteger a una célula frente a sustancias tóxicas
y es el lugar de acción de varios antibióticos.
Después de que Christian Gram desarrollase la tinción
que lleva su nombre, en 1884, se comprobó que las bacterias
podían clasificarse en dos grupos principales, según su res-
puesta a este método de tinción (véase la Tabla 19.9). Las
bacterias Gram positivas se tiñen de color morado, mientras
que las Gram negativas adquieren un color rosa a rojo. La
diferencia estructural verdadera entre estos dos grupos se
puso de manifiesto con el desarrollo del microscopio elec-
trónico de transmisión. La pared de una célula Gram positiva
está formada por una única capa homogénea, de 20 a 80 nm
de grosor, de peptidoglicano o mureína, situada por enci-
ma de la membrana plasmática (Figura 3.15). Por el contra-
rio, la pared de la célula Gram negativa es bastante comple-
ja. Posee una capa de peptidoglicano (2-7 nm de grosor),
rodeada por una membrana externa (7-8 nm). Precisamen-
te debido a su gruesa capa de peptidoglicano, la pared celu-
lar de las bacterias Gram positivas es más fuerte que la de
las Gram negativas. En ocasiones, los microbiólogos deno-
minan envoltura o envoltura celular a todas las estructuras
exteriores; éstas incluyen la pared y estructuras como cáp-
sulas (p. 65), cuando existen. Método de tinción de Gram
(p. 29).
Con frecuencia, en microfotografías electrónicas, se
observa un espacio entre la membrana plasmática y la exter-
na de bacterias Gram negativas, y a menudo se puede obser-
var un espacio similar, pero más pequeño, entre la membrana
plasmática y la pared celular en bacterias Gram positivas.
Este espacio se denomina espacio periplásmico. Estudios
recientes han demostrado que este espacio está ocupado por
el entramado de peptidoglicano. Posiblemente, se trate de un
espacio ocupado por un gel, más que por un líquido. La sus-
tancia que ocupa el espacio periplásmico se denomina peri-
plasma. Las celulas Gram positivas pueden presentar un
periplasma aun cuando carezcan de un espacio como tal. El
tamaño estimado del espacio periplásmico en bacterias Gram
negativas varía de 1 nm hasta 71 nm. Algunos estudios
recientes han revelado que puede constituir entre el 20 y el
40%, aproximadamente, del volumen total de la envoltura
celular (30-70 nm de diámetro), pero es preciso seguir inves-
tigando para determinarlo con más precisión. Cuando las
paredes celulares se rompen con cuidado o se extraen sin
alterar la membrana plasmática subyacente, se liberan enzi-
mas periplásmicas y otras proteínas. El espacio periplásmico
de las bacterias Gram negativas contiene muchas proteínas
que participan en la captación de nutrientes —p. ej., enzimas
hidrolíticas frente a ácidos nucleicos y moléculas fosfori-
ladas, y proteínas ligadoras que participan en el transporte
de sustancias hacia el interior de la célula—. Las bacterias
desnitrificadoras y quimiolitoautotrofas (véanse las seccio-
nes 9.6 y 9.10) poseen a menudo proteínas transportadoras
de electrones en su periplasma. El espacio periplásmico con-
tiene también enzimas que participan en la síntesis del pepti-
doglicano y en la modificación de compuestos tóxicos que
podrían lesionar a la célula. Es posible que las bacterias
58 Capítulo 3 Estructura y función de la célula procariota
Figura 3.15 Paredes celulares de células Gram positivas y Gram negativas. La microfotografía de la envoltura Gram positiva corresponde a
Bacillus licheniformis (izquierda), y la de la célula Gram negativa es de Aquaspirillum serpens (derecha). PG, capa de peptidoglicano o mureína;
ME, membrana externa; MP, membrana plasmática; EP, espacio periplásmico.
Membrana externa
Peptidoglicano
Membrana
plasmática
EP
Pared celular Gram positiva
Peptidoglicano
Pared celular
Pared
celular
Membrana
plasmática
MP
PG
MP
Pared celular Gram negativa
Espacio
periplásmico
PG
EP
ME

25. Gram positivas no tengan un espacio periplásmico tan visi-
ble, ni tengan tantas proteínas periplásmicas; más bien,
secretan varias enzimas, que serían normalmente periplásmi-
cas en bacterias Gram negativas. Estas enzimas secretadas se
denominan a menudo exoenzimas. Algunas enzimas perma-
necen en el periplasma asociadas a la membrana plasmática.
El dominio Archaea se diferencia de otros procariotas
por muchos motivos (véase el Capítulo 20). Aunque tinto-
rialmente pueden ser tanto Gram positivas como Gram
negativas, sus paredes celulares son distintivas en cuanto a
estructura y composición química; carecen de peptidoglica-
no y están constituidas por proteínas, glicoproteínas o
polisacáridos.
Después de este resumen sobre la envoltura celular, se
describen a continuación la estructura del peptidoglicano y
la organización de la pared celular en las bacterias Gram
positivas y Gram negativas.
Estructura del peptidoglicano
El peptidoglicano o mureína es un gran polímero compuesto
por muchas subunidades idénticas. El polímero contiene dos
derivados de azúcar, N-acetilglucosamina y ácido N-acetil-
murámico (éter lactilo de N-acetilglucosamina) y varios
aminoácidos, tres de los cuales —ácido D-glutámico, D-ala-
nina y ácido meso-diaminopimélico— no están presentes en
las proteínas. La presencia de D-aminoácidos protege frente
a la mayoría de peptidasas. La subunidad de peptidoglicano
que normalmente se encuentra en las bacterias Gram nega-
tivas y muchas de las Gram positivas se muestra en la Figu-
ra 3.16. El esqueleto de este polímero está constituido por
residuos alternantes de N-acetilglucosamina y ácido N-ace-
tilmurámico. Una cadena peptídica de cuatro aminoácidos
D- y L- alternantes está conectada a un grupo carbóxilo del
ácido N-acetilmurámico. Muchas bacterias sustituyen la L-
lisina de la tercera posición por otro diaminoácido, el ácido
meso-diaminopimélico (Figura 3.17). Resumen de la quími-
ca de las moléculas biológicas (Apéndice I); Variaciones en la
estructura del peptidoglicano (pp. 562-564).
Las cadenas de subunidades de peptidoglicano están
entrecruzadas por sus péptidos. A menudo, el grupo carbo-
xilo de la D-alanina terminal de una mureína está conectado
directamente al grupo amino del ácido diaminopimélico de
una mureína de otra cadena paralela, pero en otras ocasiones
se puede emplear en su lugar un interpuente peptídico
(Figura 3.18). La mayoría de los peptidoglicanos de las
bacterias Gram negativas carece de este tipo de puente. Este
entrecruzamiento produce un saco de peptidoglicano de
gran tamaño, que realmente es una malla densa, interconec-
tada (Figura 3.19). Se han aislado estas mallas en bacterias
Gram positivas y son lo suficientemente fuertes como para
mantener su forma e integridad (Figura 3.20), aunque son
elásticos y pueden estirarse en cierto grado, al contrario que
la celulosa. También, deben ser porosos, para que puedan
atravesarlos las moléculas.
Pared celular de las bacterias Gram positivas
Normalmente, la gruesa pared celular de las bacterias
Gram positivas está constituida principalmente por peptido-
glicano, cuyas mureínas a menudo están entrelazadas por
puentes peptídicos (Figura 3.20 y Figura 3.21). Sin embar-
go, estas células contienen también una gran cantidad de
ácidos teicoicos, polímeros de glicerol y ribitol unidos por
grupos fosfato (Figuras 3.21 y 3.22). Aminoácidos como
D-alanina o azúcares como glucosa están unidos a los gru-
pos glicerol y ribitol. Los ácidos teicoicos pueden estar
unidos al peptidoglicano mediante un enlace covalente con
el hidroxilo seis del ácido N-acetilmurámico, o bien, a los
lípidos de la membrana plasmática; en este último caso, se
3.5 La pared de las células procariotas 59
Figura 3.16 Composición de la subunidad del peptidoglicano.
Subunidad del peptidoglicano de Escherichia coli, y de la mayoría del
resto de bacterias Gram negativas y de muchas Gram positivas. NAG
es N-acetilglucosamina; NAM es N-acetilmurámico (NAG con ácido
láctico unido por un enlace éter). La cadena lateral tetrapeptídica está
compuesta por aminoácidos D- y L- alternantes; el ácido meso-
diaminopimélico está unido a través de su carbono L. NAM y la
cadena tetrapeptídica a la que está unido se representan con diferentes
gamas de color para mayor claridad.
D-Ácido láctico
L-Alanina
D-Alanina
Ácido D-glutámico
Ácido meso-
diamino-
pimélico
Puede unirse a otra cadena
tetrapeptídica por un puente
peptídico, o directamente al
ácido diaminopimélico

26. denominan ácidos lipoteicoicos. Los ácidos teicoicos pare-
ce que se extienden hasta la superficie del peptidoglicano
y, como están cargados negativamente, contribuyen a dotar
a la pared celular de su carga negativa. Las funciones de
estas moléculas están todavía por aclarar, pero pueden ser
fundamentales para mantener la estructura de la pared. Los
ácidos teicoicos no están presentes en las bacterias Gram
negativas.
60 Capítulo 3 Estructura y función de la célula procariota
COOH
C HH2
N
CH2
CH2
CH2
CH2
NH2
COOH
C HH2
N
CH2
CH2
CH2
C HH2
N
COOH
(a) (b)
Figura 3.17 Diaminoácidos presentes en un peptidoglicano.
(a) L-Lisina. (b) Ácido meso-Diaminopimélico.
NAM NAG
L-Ala
D-Glu
DAP
D-Ala
D-Ala
DAP
D-Glu
L-Ala
NAM NAG(a)
(b)
NAM NAG
L-Ala
D-GluNH2
D-Ala
L-Lis
D-Ala
L-Lis
D-GluNH2
L-Ala
NAM NAG
Gli Gli Gli Gli Gli
Interpuente peptídico
Figura 3.18 Entrecruzamientos en el peptidoglicano.
(a) Peptidoglicano de E. coli con enlace directo, típico de muchas
bacterias Gram negativas. (b) Peptidoglicano de Staphylococcus
aureus (bacteria Gram positiva) mostrando un entrecruzamiento con
puente peptídico. NAM es ácido N-acetilmurámico; NAG, N-
acetilglucosamina; Gly, glicina. Aunque se representan las cadenas de
polisacáridos una enfrente de otra, también puede producirse estos
entrecruzamientos entre cadenas paralelas (véase la Figura 3.19).
Figura 3.19 Estructura del peptidoglicano. Segmento de
peptidoglicano que muestra las cadenas de polisacáridos, cadenas
laterales tetrapeptídicas y puentes peptídicos. (a) Diagrama
esquemático. (b) Modelo tridimensional compacto de la mureína en
una célula Gram negativa con cuatro subunidades repetidas de
peptidoglicano en el plano del papel. Dos cadenas están ordenadas
verticalmente a este plano.
(b)
(a)
Ácido N-acetilmurámico
N-Acetilglucosamina
Cadena
peptídica
Puente de
pentaglicina
Figura 3.20 Pared celular aislada de una bacteria Gram positiva.
Pared de peptidoglicano de Bacillus megaterium, bacteria Gram
positiva. Las esferas de látex tienen un diámetro de 0.25 µm.

27. O
P O–
CH2
CH2
O
O
C O RH
O
P O–
CH2
CH2
O
O
C O RH
O
P O–
O
O
Pared celular de las bacterias Gram negativas
Incluso una observación rápida de la Figura 3.15 revela que
la pared celular de las bacterias Gram negativas es mucho
más compleja que la de las Gram positivas. La capa delgada
de peptidoglicano, próxima a la membrana plasmática no
constituye más del 5 al 10% de todo el peso de la pared. En
E. coli, es de unos 2 nm de grosor, y está formada sólo por
una o dos capas de peptidoglicano.
La membrana externa está situada por fuera de la capa
fina de peptidoglicano (Figuras 3.23 y 3.24). La proteína de
membrana más abundante es la lipoproteína de Braun, una
pequeña lipoproteína unida covalentemente al peptidoglica-
no subyacente, e incluida en la membrana externa por su
extremo graso hidrofóbico. La membrana externa y el pepti-
doglicano están tan firmemente unidos por esta lipoproteína
que pueden aislarse como una unidad.
Otra estructura que puede dar resistencia a la pared
Gram negativa y mantener la membrana externa en su posi-
ción es el lugar de adhesión. Las membranas externa y plas-
mática parece que están en contacto directo en muchos luga-
res en la pared Gram negativa. En células plasmolizadas de
E. coli, se han observado áreas de contacto de 20 a 100 nm
entre las dos membranas. Los lugares de adhesión pueden
ser regiones de contacto directo o posiblemente, de verdade-
ras fusiones de membrana. Se ha propuesto que las sustan-
cias pueden desplazarse al interior de la célula a través de
estos lugares de adhesión, en lugar de viajar a través del
periplasma.
Posiblemente, los constituyentes más inusuales y
característicos de la membrana externa sean sus lipopolisa-
cáridos (LPS). Estas moléculas grandes y complejas con-
tienen tanto lípidos como hidratos de carbono, y están for-
madas por tres partes: 1) lípido A, 2) polisacárido central o
core, y 3) cadena lateral O. No existe una estructura de LPS
universal, el LPS que más se ha estudiado es el de Salmone-
lla typhimurium, cuya estructura se describe en este texto
(Figura 3.25). La región del lípido A contiene dos deriva-
3.5 La pared de las células procariotas 61
Figura 3.21 Envoltura de una bacteria
Gram positiva.
Ácido lipoteicoico
Peptidoglicano
Membrana
plasmática
Ácido teicoico
Espacio
periplásmico
Figura 3.22 Estructura del ácido teicoico. Fracción de ácido
teicoico constituido por fosfato, glicerol y una cadena lateral, R. R
puede representar D-alanina, glucosa u otras moléculas.

28. 62 Capítulo 3 Estructura y función de la célula procariota
Figura 3.23 Envoltura de una bacteria Gram negativa.
Cadenas
laterales
específicas O
Lipoproteína
de Braun
Porina
Lipopolisacáridos
Fosfolípidos
Proteína integral
Peptidoglicano
Membrana
externa
Espacio
periplásmico y
peptidoglicano
Membrana
plasmática
Figura 3.24 Modelo químico de la membrana externa y estructuras asociadas de E. coli. Corte transversal a escala. La porina OmpF tiene dos
canales en el frente (flechas negras), y uno por detrás (flecha blanca) del complejo proteico trímerico. Las moléculas de LPS pueden ser más largas
que las representadas en la figura.
Peptidoglicano
Fosfolípidos
Lipopolisacáridos
Lipoproteína
de Braun
Porina

29. dos del azúcar glucosamina, cada uno de ellos está unido a
tres ácidos grasos y grupos fosfato o pirofosfato. El lípido
A se encuentra inserto en la membrana externa, mientras
que el resto de la molécula de LPS sobresale de la superfi-
cie. Un polisacárido central denominado core está unido al
lípido A. En Salmonella, está formado por 10 azúcares,
muchos de ellos con una estructura poco corriente. La
cadena lateral O o antígeno O es una cadena polisacarídi-
ca más o menos larga que se extiende hacia fuera del
núcleo. Puede poseer azúcares peculiares, variando la com-
posición según la cepa bacteriana. Aunque las cadenas late-
rales O son fácilmente reconocibles por los anticuerpos del
huésped, las bacterias Gram negativas pueden incapacitar
las defensas del huésped cambiando rápidamente la natura-
leza de sus cadenas laterales O para evitar su detección. La
interacción de los anticuerpos con el LPS, antes de alcanzar
la membrana externa propiamente dicha, puede también
proteger a la pared celular frente a un ataque directo. Anti-
cuerpos y antígenos (Capítulos 32 y 33).
El LPS es importante por varias razones, además de las
ya mencionadas de defensa frente al huésped. Contribuye a
la carga negativa de la superficie bacteriana, ya que el poli-
sacárido central contiene normalmente azúcares cargados y
fosfato (Figura 3.25). El LPS facilita la estabilización de la
estructura de la membrana. Además, el lípido A es a menu-
do tóxico, como consecuencia, el LPS puede actuar como
una endotoxina (véase la sección 34.3) y causar algunos de
los síntomas que se desarrollan en las infecciones por bacte-
rias Gram negativas.
Una de las funciones más importantes de la membrana
externa es servir como barrera protectora. Evita o disminuye
la entrada de sales biliares, antibióticos y otras sustancias
tóxicas que podrían destruir o lesionar a la bacteria. Tam-
bién, la membrana externa es incluso más permeable que la
plasmática y permite el paso de moléculas pequeñas, como
glucosa y otros monosacáridos. Esto se debe a la presencia
de proteínas porinas (Figuras 3.23 y 3.24). Se agrupan tres
moléculas de porina y se extienden a través de la membrana
externa para formar un canal estrecho a través del cual pue-
den pasar moléculas menores de 600 a 700 dalton. Molécu-
las mayores, como la vitamina B12, pueden transportarse a
través de la membrana externa mediante transportadores
específicos. La membrana externa evita también la pérdida
de constituyentes como las enzimas periplásmicas.
3.5 La pared de las células procariotas 63
Figura 3.25 Estructura de un lipopolisacárido. (a) Lipopolisacárido de Salmonella. Este diagrama, ligeramente simplificado, ilustra una forma
de LPS. Abreviaturas: Abe, abecuosa; Gal, galactosa; Glu, glucosa; GlcN, glucosamina; Hep, heptulosa; KDO, 2-ceto-3-desoxioctulosónico; Man,
manosa; NAG, N-acetilglucosamina; P, fosfato; Rha, L-ramnosa. (b) Modelo molecular del lipopolisacárido de E. coli. En este modelo, el lípido A y
el core se han representado rectos; la cadena lateral O está en ángulo.
(a) (b)
Cadena O
Core
etanolamina
etanolamina
Lípido A Ácido graso