Inclusiones Celulares y Gránulos de Almacenamiento
Las bacterias, a pesar de su simplicidad, contienen una estructura celular bien desarrollada responsable de muchas propiedades biológicas únicas que no se encuentran entre las arqueas o eucariotas. Debido a la simplicidad de las bacterias en relación con los organismos más grandes, y la facilidad con la que se pueden manipular experimentalmente, la estructura celular de las bacterias ha sido bien estudiada, revelando muchos principios bioquímicos que se han aplicado posteriormente a otros organismos.
La mayoría de las bacterias no viven en ambientes que contienen grandes cantidades de nutrientes en todo momento. Para acomodar estos niveles transitorios de nutrientes, las bacterias contienen varios métodos diferentes de almacenamiento de nutrientes que se emplean en tiempos de abundancia, para su uso en tiempos de necesidad. Por ejemplo, muchas bacterias almacenan el exceso de carbono en forma de polihidroxialcanoatos o glucógeno. Algunos microbios almacenan nutrientes solubles, como el nitrato en vacuolas. El azufre se almacena con mayor frecuencia como gránulos elementales (S0) que pueden depositarse intra o extracelularmente. Los gránulos de azufre son especialmente comunes en bacterias que usan sulfuro de hidrógeno como fuente de electrones. La mayoría de los ejemplos mencionados anteriormente se pueden ver usando un microscopio, y están rodeados por una membrana delgada no unitaria para separarlos del citoplasma.
Los cuerpos de inclusión son agregados nucleares o citoplasmáticos de sustancias teñibles, generalmente proteínas. Por lo general, representan sitios de multiplicación viral en una bacteria o una célula eucariótica, y generalmente consisten en proteínas de la cápside viral. Los cuerpos de inclusión tienen una membrana lipídica no unitaria. Los cuerpos de inclusión de proteínas se cree clásicamente que contienen proteínas mal plegadas. Sin embargo, esto ha sido cuestionado recientemente, ya que la proteína verde fluorescente a veces fluorescente en los cuerpos de inclusión, lo que indica cierto parecido con la estructura nativa y los investigadores han recuperado la proteína plegada de los cuerpos de inclusión.
Cuando los genes de un organismo se expresan en otro, la proteína resultante a veces forma cuerpos de inclusión. Esto es a menudo cierto cuando se cruzan grandes distancias evolutivas; por ejemplo, un ADNc aislado de Eukarya y expresado como un gen recombinante en un procariote, arriesga la formación de agregados inactivos de proteínas conocidos como cuerpos de inclusión. Si bien el ADNc puede codificar correctamente un ARNm traducible, la proteína resultante emergerá en un microambiente extraño. Esto a menudo tiene efectos fatales, especialmente si la intención de la clonación es producir una proteína biológicamente activa. Por ejemplo, los sistemas eucarióticos para la modificación de carbohidratos y el transporte por membrana no se encuentran en los procariotas.
El microambiente interno de una célula procariota (pH, osmolaridad) puede diferir del de la fuente original del gen. Los mecanismos para doblar una proteína también pueden estar ausentes, y los residuos hidrofóbicos que normalmente permanecerían enterrados pueden estar expuestos y disponibles para la interacción con sitios expuestos similares en otras proteínas ectópicas. Los sistemas de procesamiento para la escisión y eliminación de péptidos internos también estarían ausentes en las bacterias. Los intentos iniciales de clonar insulina en una bacteria sufrieron todos estos déficits. Además, los controles finos que pueden mantener la concentración de una proteína baja también faltarán en una célula procariótica, y la sobreexpresión puede resultar en llenar una célula con proteína ectópica que, incluso si se doblara correctamente, precipitaría al saturar su entorno.