Varias bacterias, principalmente los géneros Bacillus y Clostridium producen una estructura reproductiva especial llamada endospore. La formación en endospore es un proceso de desarrollo complejo que ocurre cuando los microbios sienten y se adaptan a los cambios en el entorno. En respuesta a la privación de nutrientes, la bacteria produce una célula latente y altamente resistente para preservar el material genético de la célula en tiempos de estrés extremo. Las endosporas
se nombran así porque se forman intracelularmente, aunque finalmente se liberan de esta célula madre o de esta célula madre o esporangio como esporas libres. Las endosporas han demostrado ser el tipo de célula más duradero que se encuentra en la naturaleza y pueden seguir siendo viables durante períodos de tiempo extremadamente largos. Las esporas maduras no tienen metabolismo detectable, un estado que se describe como criptobiótico. Pueden sobrevivir a tensiones ambientales extremas como alta temperatura, alta irradiación UV, desecación, daño químico y destrucción enzimática. Las propiedades de resistencia extraordinarias de las endosporas las hacen de particular importancia porque muchos tratamientos antimicrobianos no las matan fácilmente. Aunque criptobiótico, retienen la viabilidad indefinidamente de tal manera que en condiciones ambientales apropiadas, germinan en células vegetativas. Las endosporas están formadas por las células vegetativas en respuesta a señales ambientales que indican un factor limitante para el crecimiento vegetativo, como el agotamiento de un nutriente esencial. Germinan y se convierten en células vegetativas cuando se alivia el estrés ambiental. Por lo tanto, la formación en endospore es un mecanismo de supervivencia en lugar de un mecanismo de reproducción.
La endospora aparece como un cuerpo altamente refractivo dentro de una célula madre generalmente llamada esporangio. Las endosporas resisten fuertemente la aplicación de manchas o tintes simples y, por lo tanto, aparecen como entidades que no sean de tinción en las preparaciones de gram-stin. Sin embargo, una vez manchado, las endosporas son bastante resistentes a la decoloración. Esta es la base de varias manchas de esporas, como el método de tinción Schaeffer-Fulton, que también diferencia las esporas de esporangios y células vegetativas. Las esporas formadas en la célula vegetativa pueden ser centrales, terminales o subterminales en posición.
Estructura de la endospore
La endospora tiene una ultra estructura compleja en comparación con las células vegetativas. El centro de las endosporas contiene el núcleo y consiste en el citoplasma, el ADN, los ribosomas, las enzimas y todo lo que se necesita para funcionar una vez que se devuelve al estado vegetativo. El núcleo está deshidratado, lo cual es esencial para la resistencia al calor, la latencia a largo plazo y la resistencia química completa. El dipicolinato de calcio que forma 10-15% del peso seco de la endospora es un componente importante del núcleo y se ha demostrado que juega un papel en la resistencia al calor húmedo y la luz UV. El núcleo también contiene pequeñas proteínas solubles en ácido (SASP) que se unen al ADN y lo protegen. El núcleo está rodeado por la corteza, que consta de dos capas, una capa delgada densa que es similar en estructura a la pared celular vegetativa y una capa menos densa más gruesa que contiene peptidoglicano modificado. Dos modificaciones principales están presentes. Primero, hay menos reticulación con solo el 3% del ácido murámico presente en el peptidoglucano de la corteza que participa, en comparación con el 40% del ácido murámico en la pared celular vegetativa. En segundo lugar, gran parte del ácido murámico se modifica a una estructura murmic-î² lactam. Ambas modificaciones de la corteza parecen ser importantes en la germinación. Muramic-‘-lactam sirve como un objetivo específico para las enzimas líticas que se activan durante la germinación y la reticulación más baja permite un crecimiento más fácil. Fuera de la corteza está la capa de esporas que contiene varias capas de proteínas que son impermeables a la mayoría de los productos químicos. La capa está compuesta de más de dos docenas de tipos diferentes de proteínas están conectados por enlaces cruzados. Esta conexión covalente entre las proteínas de la capa probablemente contribuye a la resistencia de las esporas. Dependiendo de la especie, puede estar presente un exosporium.
Formación en endospore
La formación de endosporas es una forma compleja y altamente regulada de desarrollo en una célula relativamente simple (procariota). El organismo modelo utilizado para estudiar la formación de endospore es Bacillus subtilis . El desarrollo en endospore requiere aproximadamente 8 horas. El proceso de formación de endospore se puede dividir en varias etapas.
La célula vegetativa (etapa 0) comienza el desarrollo de esporas cuando el ADN se bobina a lo largo del eje central de la célula como un “filamento axial” (etapa I). El ADN luego se separa y la célula comienza a dividirse asimétricamente (etapa II). En esta etapa, uno de los cromosomas se encierra en la membrana plasmática para formar un protoplasto. Esto da como resultado la creación de dos compartimentos, la célula madre más grande y la más pequeña. Estas dos células tienen diferentes destinos de desarrollo. Los sistemas de comunicación intercelular coordinan la expresión del gen de las células a través de la activación secuencial de factores Sigma especializados en cada una de las células. A continuación (Etapa III), el peptidoglucano en el tabique se degrada y la membrana de las células maternas está envuelta en el porte, formando una célula dentro de una célula. En esta etapa se inicia la síntesis de la región de la corteza. Exosporium también se sintetiza. También comienza la deshidratación de la espora. La etapa IV implica la síntesis de la capa de capa de esporas que rodea la endospora. La síntesis de la corteza continúa. Hay acumulación de ácido dipicoloninc (DPA), incorporación de calcio y producción de SASP en el núcleo. La etapa V implica la maduración de la espora, la deshidratación final y el desarrollo de la resistencia al calor y los productos químicos. Finalmente, la célula madre se destruye en una muerte celular programada, y la endospore se libera al medio ambiente (etapa VII).
