{"id":47612,"date":"2006-10-23T13:04:00","date_gmt":"2006-10-23T13:04:00","guid":{"rendered":"http:\/\/weblogs.madrimasd.org\/\/universo\/archive\/2006\/10\/23\/47612.aspx"},"modified":"2010-01-22T03:41:27","modified_gmt":"2010-01-22T02:41:27","slug":"curso-avanzado-en-bioquimica-del-suelo-6-salvador-gonzalez-carcedo-la-naturaleza-de-los-aportes-naturales-b-2-mas-alla-de-las-paredes-bacterianas-el-glucocaliz-y-la-%e2%80%9ccapa-s%e2%80%9d","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/2006\/10\/23\/47612","title":{"rendered":"Curso avanzado en Bioqu\u00edmica del Suelo 6. (Salvador Gonz\u00e1lez Carcedo) La naturaleza de los aportes naturales. b.2) Mas all\u00e1 de las paredes bacterianas, el Glucoc\u00e1liz y la \u201cCapa S\u201d."},"content":{"rendered":"

Andaba el otro d\u00eda pregunt\u00e1ndome si la bacterias tienen \u201caureola\u201d y en virtud de qu\u00e9 se forman las colonias (lo de para qu\u00e9 ya lo sab\u00eda). Y en este mundo virtual, me encontr\u00e9 que Costerten et al.<\/i> , en 1980, ya lo hab\u00edan bautizado bajo el nombre de \u201c<\/span>glucoc\u00e1liz<\/span>\u201d y definido como \u201c<\/span>un<\/span><\/i> conjunto de componentes polisacaro\u00eddicos asociados al exterior de la membrana de las bacterias Gram negativas o a la pared de peptidoglucanos de las c\u00e9lulas Gram positivas<\/i><\/span>\u201d… (lo poco que sabe uno y lo deprisa que se queda obsoleto el conocimiento).<\/o:p><\/span><\/font><\/p>\n

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En ambos casos el t\u00e9rmino glucoc\u00e1liz hace referencia a <\/span>una capa de exopolisac\u00e1ridos<\/span> (EPSs) que rodean a la c\u00e9lula microbiana y s\u00f3lo a veces, se mantiene estabilizada mediante enlaces covalentes<\/span>.  <\/span>La verdad es que nunca hab\u00eda pensada en encontrarme 1013<\/sup> \u201caureas\u201d por gramo de suelo, pero \u201csolo si el suelo est\u00e1 saludable\u201d. (lo que nos perdemos llamando a esta NECROMASA   <\/span>C, N, H, O y poco mas). <\/o:p><\/span><\/font><\/p>\n

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La estructura que adquiere el glucoc\u00e1liz es variable (gruesa o fina, r\u00edgida o flexible). Muchas, pero no todas las bacterias, segregan alg\u00fan tipo de glucoc\u00e1liz (cubierta que rodea a la c\u00e9lula de unos 100 nm de grosor). Se genera as\u00ed un \u00e1mbito viscoso, que recubre una serie de fibras que parten de la bacteria. Si aparece como una fina acumulaci\u00f3n de material gelatinoso que ayuda a formar un biofilm y facilita la adhesi\u00f3n c\u00e9lula a c\u00e9lula, se denomina <\/span>c\u00e1psula<\/span><\/b> (glucoc\u00e1liz que se mantiene unido de forma estable a la pared de la bacteria, facilita la generaci\u00f3n de colonias, la protege frente a estress y el ataque fagocitario). Si el glucoc\u00e1liz est\u00e1 desorganizado y puede separarse de la pared, nos referimos a ella como <\/span>capa mucilaginosa.<\/o:p><\/span><\/b><\/font><\/p>\n

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Como su presencia y composici\u00f3n dependen de cada especie bacteriana y de las condiciones ambientales en las que vive, a ciertas bacterias se les define como \u201cformadoras de colonias polim\u00e9ricas\u201d que se extienden a lo largo de ciertas superficies y cepas que al interactuar unas con otras forman duplos helicoidales (Mayer <\/sup>et al. 1999<\/i>).  <\/span><\/o:p><\/font><\/span><\/p>\n

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El glucoc\u00e1liz se identifica mediante tinci\u00f3n celular con tinta India, la cual no penetra en su estructura.  <\/span><\/span>Cuando se observa al microscopio, las c\u00e9lulas aparecen oscurecidas y contrastan con el halo claro de esta estructura.<\/o:p><\/span><\/font><\/p>\n

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De acuerdo con su conformaci\u00f3n molecular, Starkey et al.<\/i> (2004) <\/i>han subdividido a los exopolisac\u00e1ridos (EPSs) en tres subtipos: <\/b><\/span>lineales, ramificados y c\u00edclicos<\/span><\/b>. <\/span><\/b>Los polisac\u00e1ridos var\u00edan en su composici\u00f3n y, a veces, se acompa\u00f1an de algunos polialcoholes y aminoaz\u00facares, lo que permite que cada bacteria tenga su glucoc\u00e1liz personal. A veces tambi\u00e9n se presentan prote\u00ednas (glicoprote\u00ednas). Simplificando, el glucoc\u00e1liz consiste en una matriz poliani\u00f3nica muy hidratada (m\u00e1s del 90% es agua) conformada cientos y cientos de unidades monom\u00e9ricas de exopolisac\u00e1ridos (EPS).<\/o:p><\/font><\/span><\/p>\n

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La composici\u00f3n y grado de sustituci\u00f3n de estas unidades b\u00e1sicas de EPS es muy amplia y variada, lo que da lugar a m\u00faltiples formas (Schmitt <\/sup>and Flemming 1999; Starkey et al. 2004; Sutherland 2001<\/i>). <\/o:p><\/font><\/span><\/p>\n

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Un resumen sencillo de las funciones del glucoc\u00e1liz pudiera ser<\/span><\/b>:<\/o:p><\/span><\/p>\n

Adherencia<\/span><\/b>: <\/o:p><\/span><\/p>\n

\u00b7               <\/span><\/span>Formaci\u00f3n de colonias<\/span>: El glucoc\u00e1liz participa en la adhesion bacteriana y la uni\u00f3n que genera entre bacterias estimula a las bacterias a formar biofilms porque se incrementa la producci\u00f3n de EPS. <\/span>(Vandevivere and Kirchman 1993). <\/span>Puede unir a unas bacterias con otras del mismo g\u00e9nero al ser posible la fusi\u00f3n de sus glucoc\u00e1lices generando una envuelta com\u00fan y participada funcionalmente. <\/o:p><\/span><\/p>\n

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\u00b7               <\/span><\/span>Asociaci\u00f3n con las superficies ambientales<\/span> que rodean a la c\u00e9lula como arcillas cristalizas o amorfas, superficies met\u00e1licas, y una variada gama de materiales inertes.  <\/span>As\u00ed este factor de adhesi\u00f3n se asocia a la capacidad invasora de las bacterias<\/span> o capacidad de multiplicarse y expandirse una bacteria sobre un tejido (infecci\u00f3n<\/span>) o una superficie mineral (ataque ambiental<\/span>). <\/o:p><\/span><\/p>\n

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Como ejemplo, la presencia de Streptococcus mutans<\/i> (generador de caries) sobre materiales inertes como la dentina y los implantes met\u00e1licos en un \u00e1mbito rico en sacarosa, permite la formaci\u00f3n de su glucoc\u00e1liz, lo que dificulta su erradicaci\u00f3n, por lo que se precisa de una limpieza profunda del glucoc\u00e1liz bacteriano, para erradicar la infecci\u00f3n (sin el glicocalix la bacteria se separa solo con la saliva). El Vibrio cholerae<\/i>, causante del c\u00f3lera tambi\u00e9n produce un glucac\u00e1liz que permite su asociaci\u00f3n a las microvellosidades intestinales del hu\u00e9sped.<\/o:p><\/span><\/p>\n

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 <\/span>El glucoc\u00e1liz no es exclusivo de las bacterias, tambi\u00e9n lo generan muchas c\u00e9lulas eucari\u00f3ticas animales y vegetales. De esta forma se facilita la conformaci\u00f3n de tejidos e identificaci\u00f3n de c\u00e9lulas de mam\u00edferos: El glucoc\u00e1liz se encuentra espec\u00edficamente en las c\u00e9lulas de mam\u00edferos, lo que permite la identificaci\u00f3n de las c\u00e9lulas de cada tejido, su distribuci\u00f3n de determinadas c\u00e9lulas espec\u00edficas dentro de un tejido… o en presencia de un tejido extra\u00f1o (cancer).  <\/span>(Quien sabe, utiliza el conocimiento)<\/o:p><\/font><\/span><\/p>\n

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Patogenicidad y virulencia<\/span><\/b>: los Neumococos<\/u><\/i> sin c\u00e1psula son avirulentos. El Streptococcus pheumoniae<\/i>, cuando est\u00e1 encapsulado es capaz de matar al 90% de los animales infectados. Sin el glucoc\u00e1liz no es capaz de sobrevivir.<\/o:p><\/span><\/p>\n

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Defensiva<\/span><\/b>: <\/o:p><\/span><\/p>\n

Con el glucoc\u00e1liz las bacterias evitan su fagocitosis por su predador.<\/span><\/o:p><\/span><\/p>\n

\u00b7         <\/span><\/span>Dado que el reconocimiento de una c\u00e9lula por su predador se basa en el reconocimiento inmunol\u00f3gico de secuencias de peptidoglicanos, \u00e1cidos teic\u00f3icos, lipopolisac\u00e1ridos, mananos, y glucanos, al recubrirlos el glucoc\u00e1liz se evita que otras c\u00e9lulas (bacterianas o tisulares) act\u00faen contra ella directa (mediante su sistema inmunitario, c\u00e9lulas fagocitarias) o indirectamente (mediante enzimas de excreci\u00f3n). De esta forma las bacterias disponen de una estrategia para evitar las barreras defensivas del hu\u00e9sped.<\/o:p><\/span><\/p>\n

Con el glucoc\u00e1liz las bacterias resisten a la desecaci\u00f3n<\/span>: <\/o:p><\/span><\/p>\n

\u00b7         <\/span><\/span>Como las c\u00e1psulas poseen muchos grupos polares que facilitan la retenci\u00f3n de agua (mol\u00e9cula a mol\u00e9cula) se genera un microambiente h\u00famedo.<\/o:p><\/b><\/span><\/p>\n

En el glucoc\u00e1liz se conforma un reservorio de nutrientes<\/span> <\/span><\/b>(iones y mol\u00e9culas org\u00e1nicas) que est\u00e1n disponibles para la c\u00e9lula o colonia cuando los precise.<\/span><\/o:p><\/span><\/p>\n

El glucoc\u00e1liz act\u00faa como dep\u00f3sito de acumulaci\u00f3n de catabolitos.<\/span> (actuar\u00eda como un cubo de basura) pues muchas veces no interesa a la colonia que este tipo de compuestos afecte a otras c\u00e9lulas de su entorno \u00a1qu\u00e9 sociables son las bacterias a veces\u00a1.<\/o:p><\/span><\/p>\n

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Pero las cosas no acaban ah\u00ed. Cambiemos de orientaci\u00f3n. En una tarde de 1992, el Prof. Delgado <\/span>de la Facultad de Farmacia de Granada me regal\u00f3 un \u201cpaper\u201d en el que me mostraba una estupendas fotograf\u00edas sobre minerales calizos como resultado de la actividad mineralog\u00e9nica de las bacterias hal\u00f3fitas. Como no me lo esperaba, me puse muy contento, y como nunca se lo agradec\u00ed, hoy digo p\u00fablicamente, ya que siempre he usado esas im\u00e1genes (sin decirselo) en trasparencias docentes para demostrar a mis alumnos que la formaci\u00f3n de minerales no es exclusivo de la geoqu\u00edmica y que las bacterias serv\u00edan para algo m\u00e1s que para justificar la mineralizaci\u00f3n de la materia org\u00e1nica.  <\/span>Aunque sea tarde y no recuerdes aqu\u00e9l regalo, Gracias<\/span>. <\/o:p><\/span><\/p>\n

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Adem\u00e1s, lo conversado, alg\u00fan poso dej\u00f3 en mi interior, pues siempre que tiraba de una ra\u00edz en mis suelos calizos de Burgos indicaba mis alumnos que las estructuras agregacionales ten\u00edan una marcada tendencia esf\u00e9rica y sin saberlo, me acordaba de aquella bonita foto. <\/o:p><\/span><\/p>\n

Al cabo de los tiempos, y solo hace d\u00edas, el Dr Braissant<\/span><\/strong> y cols<\/i>  <\/span>en su libro titulado \u201cBacterially Induced Mineralization of Calcium Carbonate in Terrestrial Environments: The Role of Exopolysaccharides and Amino Acids<\/i>, me encuentro que amino\u00e1cidos como la glutamina y asparragina, en la medida que evolucionan hacia L-glut\u00e1mico y L-asp\u00e1rtico junto con un incremento de la s\u00edntesis en poli-xantanos (EPS del glucoc\u00e1liz) <\/span>se promueve la creaci\u00f3n de habitats esferol\u00edticos de calcita y vaterita<\/span>. <\/b> <\/span>\u00a1 Qu\u00e9 cosas tan interesantes se producen en el suelo: la biolog\u00eda haciendo minerales \u00a1. \u00a1 Si levantara la cabeza Dokukaev \u00a1.<\/o:p><\/span><\/p>\n

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La capa S<\/o:p><\/span><\/h1>\n

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Es una <\/span>capa regular y estructurada<\/span> que presentan muchas c\u00e9lulas Gram positivas, Gram negativas y arqueas y se encuentra anclada a su pared celular configurando su l\u00edmite mas externo.   <\/span><\/span>Siguiendo con la tradici\u00f3n<\/span><\/i>, (\u201cdesde la glicoprote\u00ednas a las glomalinas\u201d) las capas S <\/span>est\u00e1n constituidas por una capa de glucoprote\u00ednas, (a veces solo prote\u00ednas) esta vez poliani\u00f3nicas, <\/span>lo que facilita la fijaci\u00f3n celular mediante el desarrollo de uniones electrost\u00e1ticas<\/span>. <\/o:p><\/span><\/p>\n

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En su conjunto <\/span>la capa S protegen a las c\u00e9lulas frente a fluctuaciones i\u00f3nicas, variaciones del pH, estr\u00e9s osm\u00f3tico, enzimas degradativo-estructurales y bacterias predadoras<\/font><\/span>. A veces, condiciona la patogeneidad de las bacterias y la presencia de sustancias hidr\u00f3fobas da paso a una capacidad t\u00f3xica. <\/o:p><\/span><\/p>\n

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Las subunidades de la capa S presentan distintas simetr\u00edas, en plano inclinado, cuadradas o hexagonales con dimensiones entre 3 y 30 nm. Sorprende el elevado grado de regularidad estructural, lo que ha facilitado el que las capas S representen un interesante modelo de estudio de estructuras, funciones y aspectos din\u00e1micos relacionados con el ensamblaje de estructuras supramoleculares. Ahora si que nos enfrentamos con la nanotecnolog\u00eda natural y autoensamblable.<\/o:p><\/span><\/p>\n

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Por ello no sorprende que estas estructuras sean modelo de tecnolog\u00edas derivadas que permiten aproximaciones pr\u00e1cticas en biotecnolog\u00eda, nanotecnolog\u00eda molecular, biomim\u00e9tica, y formaci\u00f3n de cluster met\u00e1licos de orden creciente (nanopart\u00edculas met\u00e1licas) que se precisan en el desarrollo de la nonoelectr\u00f3nica<\/span>.<\/o:p><\/span><\/p>\n

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La verdad es que han tenido todo el tiempo del mundo. Las capas S prot\u00e9icas superficiales cristalinas de las c\u00e9lulas bacterianas se han optimizado durante millones de a\u00f1os de evoluci\u00f3n biol\u00f3gica, como unidades o bloques que permiten sistemas con capacidad de autoensamblaje en dos dimensiones<\/span> (Pum et al. 1999; Sleytr et al 1999 y 2000). Esta capacidad se debe a una propiedad intr\u00ednseca de las prote\u00ednas de reorganizarse sobre superficies de muy diversos materiales<\/span> (<\/span>Vg. Metales, pol\u00edmeros etc<\/span>) <\/span>e intercapas<\/span> (<\/span>Vg. pel\u00edculas planas de l\u00edpidos o liposomas<\/span>). de tal forma que el reordenamiento de los dominios funcionales de cada unidad de la capa S se repite, con la periodicidad que permita el tama\u00f1o y forma de la prote\u00edna, (<\/span>una distancia aproximada de 10 nm<\/span>), y es capaz de formar ordenamientos regulares de las part\u00edculas o mol\u00e9culas a las que se une<\/span>. <\/o:p><\/span><\/p>\n

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Las funciones que desarrolla la capa S y el glucoc\u00e1liz son parcialmente coincidentes<\/font><\/span>. Por un lado act\u00faa como protector de la bacteria frente a enzimas degradativos, cambios de pH del medio y finalmente del par\u00e1sito bacteriano Bdellovibrio,<\/i> que se vale de su movilidad para penetrar en otra bacteria en cuyo citoplasma se replica.   <\/span>Por otro lado, <\/span>la capa S act\u00faa como una adhesina<\/i>, capaz de establecer uniones estables sobre c\u00e9lulas hu\u00e9sped y superficies ambientales, donde resiste y coloniza ese medio<\/span>. Finalmente, la capa S puede contribuir a la virulencia, al actuar como autoprotector bacteriano frente a ataques de complemento y a la fagocitosis.<\/o:p><\/span><\/p>\n

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La verdad es que en la medida que mas hurgo en esto de la NECROMASA del suelo, mas apasionante me parece al Edafolog\u00eda<\/span>.  <\/span>Otros sacan provecho de un conocimiento que para nosotros pasa pr\u00e1cticamente desapercibido<\/span>. <\/o:p><\/span><\/p>\n

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A la paz de Dios, les deseo un buen sue\u00f1o…con el glucoc\u00e1liz y la capa S (…no piensen mal)<\/o:p><\/span><\/p>\n

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Saludos cordiales<\/o:p><\/span><\/p>\n

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Salvador Gonz\u00e1lez Carcedo<\/font><\/h2>\n

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Andaba el otro d\u00eda pregunt\u00e1ndome si la bacterias tienen \u201caureola\u201d y en virtud de qu\u00e9 se forman las colonias (lo de para qu\u00e9 ya lo sab\u00eda). Y en este mundo virtual, me encontr\u00e9 que Costerten et al. , en 1980, ya lo hab\u00edan bautizado bajo el nombre de \u201cglucoc\u00e1liz\u201d y definido como \u201cun conjunto de componentes polisacaro\u00eddicos asociados al exterior de la membrana de las bacterias Gram negativas o a la pared de peptidoglucanos de las c\u00e9lulas Gram positivas\u201d… (lo poco que sabe uno y lo deprisa que se queda obsoleto el conocimiento).   En ambos casos el t\u00e9rmino glucoc\u00e1liz\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":26,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[596,590,602,586,589],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/47612"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/26"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=47612"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/47612\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":134183,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/47612\/revisions\/134183"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=47612"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=47612"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=47612"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}