ß-Lactams: Mechanisms of Action and Resistance

Summary

La mayoría de las bacterias están compuestas por una membrana celular, una pared celular y, en algunos casos, una capa adicional. Internamente, contienen citoplasma con ribosomas, una región nuclear y, en ocasiones, granulos y/o vesículas. Las bacterias gram negativas tienen un espacio periplasmático, mientras que las gram positivas carecen de este pero sí tienen periplasma. La pared celular, esencial para mantener la forma y evitar la ruptura por osmosis, está formada por peptidoglicano, un polímero crítico en su síntesis. Los antibióticos beta-lactámicos, como la penicilina, interfieren con esta síntesis, pero las bacterias pueden desarrollar resistencia a través de mecanismos como la transformación genética o la producción de enzimas beta-lactamasas.

Takeaways

• 🧬 La mayoría de las bacterias están compuestas por una membrana celular, una pared celular y, en algunos casos, una capa adicional externa.
• 🌐 Dentro de la membrana celular se encuentra el citoplasma, que contiene ribosomas, una región nuclear y, en algunos casos, granulos y/o vesículas.
• 🔬 Las bacterias Gram negativas tienen un espacio periplasmático entre la membrana celular y la pared celular, mientras que las Gram positivas carecen de este espacio.
• 💠 La pared celular está formada principalmente por peptidoglicano, un polímero compuesto por ácido murámico y glucosamina, que se entrelazan mediante cadenas de aminoácidos.
• 🛠 La función de la pared celular bacteriana es mantener la forma del organismo y prevenir que se rompa debido al flujo de fluidos por osmosis.
• 📚 La síntesis del peptidoglicano y, por ende, de la pared celular, ocurre en varias etapas, incluyendo la adición de aminoácidos y la formación de precursores que se transportan y se cruzan en el periplasma.
• 💊 Los antibióticos beta-lactámicos, como las penicilinas y los cefalosporinas, contienen un anillo beta-lactámico que se puede unir a las enzimas que cruzan el peptidoglicano.
• 🚫 La acción de los antibióticos beta-lactámicos impide la síntesis de la pared celular, lo que dañina a la bacteria y, en ausencia de una pared celular normal, las bacterias Gram positivas pueden estallar.
• 🔄 La resistencia bacteriana a los antibióticos beta-lactámicos puede adquirirse por varias vías, incluyendo la transformación genética y la producción de enzimas capaces de inactivar o modificar el fármaco antes de que afecte a la bacteria.
• 🔄 Las bacterias pueden transferir plásmidos de resistencia entre sí a través de la conjugación, permitiendo la producción de enzimas inactivadoras de los antibióticos beta-lactámicos.

Q & A

¿Cuáles son los componentes estructurales básicos de la mayoría de las bacterias?

La mayoría de las bacterias están compuestas por una membrana celular, una pared celular, y en algunos casos, una capa adicional externa. Internamente, contienen citoplasma con ribosomas, una región nuclear y, dependiendo de la especie bacteriana, pueden tener gránulos y/o vesículas.

¿Qué es el espacio periplasmático y en qué tipo de bacterias se encuentra?

El espacio periplasmático es el espacio que hay entre la membrana celular y la pared celular en las bacterias Gram negativas. Las bacterias Gram positivas generalmente no tienen un espacio periplasmático sino solo periplasma donde ocurre la digestión metabólica y se adjunta la peptidoglicano de la pared celular.

¿Cuál es la función principal de la pared celular bacteriana?

La pared celular bacteriana sirve para mantener la forma característica de la bacteria y para evitar que se rompa debido al flujo de fluidos hacia el interior de la bacteria por osmosis.

¿Qué son los peptidoglicanos y qué componen?

Los peptidoglicanos son polímeros que están compuestos de una cadena de murámico acetilglucosamina y n-acetilmurámico, alternando y enlazados entre sí por cadenas de cuatro aminoácidos.

¿Cómo se sintetiza la peptidoglicano y, por ende, la pared celular bacteriana?

La síntesis de la peptidoglicano comienza con la adición de cinco aminoácidos al ácido murámico n-acetilmurámico, seguido de la adición de glucosamina acetilada para formar un precursor de peptidoglicano. Este precursor se transporta a través de la membrana celular y se enlaza con receptores en la pared celular, donde se somete a un proceso de enlace cruzado.

¿Qué son las enzimas transpeptidasa y D,D-anil carboxiceptidasa y por qué son importantes?

Las enzimas transpeptidasa y D,D-anil carboxiceptidasa son importantes porque participan en el enlace cruzado de los peptidoglicanos y son conocidas como proteínas de unión a la penicilina debido a su capacidad para unirse a la penicilina y a los cefalósporos.

¿Cómo afectan los antibióticos beta-lactámicos la síntesis de la pared celular bacteriana?

Los antibióticos beta-lactámicos, como las penicilinas y los cefalósporos, contienen un anillo beta-lactámico que se puede unir a las enzimas que enlazan la peptidoglicano, impidiendo así la síntesis de la pared celular bacteriana y causando daño en la bacteria.

¿Qué sucede con las bacterias Gram positivas cuando son sometidas a antibióticos beta-lactámicos?

Las bacterias Gram positivas tienen una alta presión osmótica interna, y sin una pared celular rígida normal, estas células se rompen cuando se exponen a la baja presión osmótica de su entorno.

¿Cómo pueden las bacterias adquirir resistencia a los antibióticos beta-lactámicos?

Las bacterias pueden adquirir resistencia a los antibióticos beta-lactámicos a través de varios mecanismos, incluyendo la transformación genética, donde los genes de resistencia se transfieren de una bacteria a otra, o la producción de enzimas capaces de inactivar o modificar el fármaco antes de que afecte a la bacteria.

¿Qué son las beta-lactamasas y cómo contribuyen a la resistencia bacteriana?

Las beta-lactamasas son enzimas que las bacterias pueden producir para inactivar o modificar los antibióticos beta-lactámicos antes de que estos afecten a la bacteria. Estas enzimas pueden destruirse el anillo beta-lactámico del antibiótico, lo que lo hace ineficaz para unirse a las proteínas de unión a la penicilina y, por lo tanto, la bacteria se vuelve resistente a ese fármaco o clase de fármacos.