Inclusiones de polisacáridos de glucosa:

Constituyen una fuente de calor o energía. Son homopolisacáridos de glucosa, unidas por un enlace alfa 1-4 glucanos. Obtenemos dos tipos de polisacáridos: almidón (polímero de glucosa no ramificados = lineales que cuando se forman adoptan una estructura helicoidal) y el glucógeno (polímeros de glucosa ramificados = enlace alfa 1-6 donde aparece una ramificación lateral).

Inclusiones lipídicas neutras:

Fuente de carbono y energía. Este material de reserva forma en la célula unidades discretas citoplásmaticas rodeadas de membrana. Hay dos tipos:

• Triglicéridos o triacilgliceroles: es la combinación entre un glicerol y un ácido graso. Entre un grupo hidroxilo del glicerol y el grupo hidroxilo de ácido graso terminal se forma un enlace tipo éster. Se desprende una molécula de agua por cada grupo éster que se ha formado, en este caso tres grupos éster. Esta reacción es reversible. En una célula bacteriana se observan como gotas esféricas electrolúcidas, que no absorben los electrones. A nivel de microscopia electrónica se observan lugares blanquecidos donde hay inclusiones electrolúcidas que tienen un rango de diámetro de 50-400 nm.
• Ceras: no utiliza el glicerol, utiliza un alcohol de cadena larga. Son ésteres entre la cadena de ácido graso y alcohol de cadena larga. La forma es muy variada, esféricas, elipsoidales, discoidales, rectangulares (100-200 nm de longitud o diámetro si es una esfera)

Inclusiones nitrogenadas:

No son abundantes. Algunos bacilos acumulan en su citoplasma cristales de proteínas. Proteínas que se deshidratan formando cristales y se van a rehidratar de nuevo formando proteínas nitrogenadas. Se encuentran también en cianobacterias que fijan el nitrógeno. Acumulan un material de reserva que se denomina cianoficina que es un heteropolímero de dos aminoácidos (arginina y ácido aspártico). La enzima cianoficina sintetasa cataliza la formación del poliaspártico con la arginina.

Inclusiones de azufre:

Sergei N. Winogradsky descubre las inclusiones de azufre en bacterias que oxidan el azufre (sulfhídrico). Bacterias que almacenan gránulos de azufre. Las hay fototrofas y quimiotrofas (concretamente quimiolitotrofas). Cuando hay inclusiones de azufre forman una serie de gránulos de 2 micras de diámetro que constituyen entre el 20-30% del peso seco. Se piensa que tienen una cubierta proteica. El azufre en la célula se puede encontrar de varias formas:

• Forma atómica: formando grupos de 8 átomos de azufre. Se han estudiado mediante espectroscopia de rayos-x. Se han distinguido 3 formas distintas:
• Polisulfatos orgánicos (Allochromatium vinosum).
• Ciclooctaazufre (Thiomargarita namibiensis): estructuras circulares de 8 átomos de azufre.
• Politionato o Ácidos politiónicos (Acidithiobacillus ferrooxidans): a partir del sulfhídrico más el ácido sulfuroso forma H2S202 y agua. Entre los dos azufres puede haber varias moléculas de azufres incluidas (H2SN06) donde n suele ser más de 2.

Inclusiones de polihidroalcanos = carboxomas:

Son polímeros de hidroalcaonatos = poliésteres de ácidos con enlaces 3-, 4-, 5- y 6- hidroxicarboxílicos. Es una reserva de carbono y energía. Se utiliza cuando hay un exceso de carbono y deficiencia de nitrógeno o fósforo. Constituye el 80% del peso seco. Hay más de 150 ácidos hidroxicarboxílicos: PHAs. Estos ácidos cuando se unen pueden formar tanto homopolímeros o heteropolímeros (combinación de varios ácidos distintos) como ejemplo: poli-3-hidroxibutirato-hidroxivalerato = PHBV.

En el caso del PHB: es un ácido que cuando se acumula en forma de monómero en el citoplasma en gran cantidad cambia el pH de la célula (pH intracelular debe ser neutro). Para evitar la acumulación excesiva de ácidos se forma el polímero que va a ir quitando los grupos carboxilos neutralizando los grupos ácidos. Se neutraliza por polimerización disminuyendo la acidez a partir de la formación de enlaces éster.

Gránulo de PHB: forma esférica rodeada de una membrana. El contenido interno del gránulo es PHB. Tiene una monocapa de fosfolípidos de un espesor de entre 15 y 20 nm. Embebidos en la monocapa fosfolipídica están las proteínas. Las proteínas mantienen una función de biosíntesis del polihidroxialcaonato y también van a contribuir en la formación y movilización del orgánulo (del gránulo). Proteínas:

• Pha C: enzima que va a sintetizar el polímero. PHA/PHB sintasa (no utiliza ATP)
• Pha Z: enzima que va a despolimerizar el polímero. Hidroliza y libera las unidades del ácido. Es una despolimerasa (PHA/PHB)
• Pha Ps: Phasinas. Están involucradas en el tamaño y la morfología del gránulo
• Pha R: proteína reguladora de la expresión génica. Proteína represora. Reprime la expresión de su propio gen. Es autorreguladora. También regula negativamente los genes que codifican para las proteínas phasinas.

Biosíntesis: dos moléculas de acetil CoA pierden la CoA y se forma la aceto acetil CoA. Este precursor se va a reducir (le va a donar la molécula NADH el poder reductor) y se convierte en beta-hidroxibutiril CoA. La enzima Pha C va a polimerizar liberando la CoA y va uniendo mediante un enlace de tipo éster formando el polímero poli-beta-hidroxibutirato.

Hay un grupo de bacterias que se denominan Hydrogenomonas que no sintetizan a partir de acetil CoA sino a partir de crotonato donde se mete una CoA y se forma el Crotonil Coa que se hidroliza con una molécula de agua dando lugar a la molécula de beta hidroxibutiril CoA.

Despolimerización (hidrólisis): rompe el enlace éster metiéndose moléculas de agua formándose dímeros y más tarde el monómero ácido beta-hidroxibutírico que se incorpora al metabolismo oxidándose a partir del NAD+ formándose el acetoacetato que se une a CoA formándose aceto acetil CoA que al ser un proceso reversible puede dar lugar a dos moléculas de acetil CoA.