Gram pozitivne proti gram negativnim bakterijam

To je mešana kultura po Gramu negativne Escherichie coli (rdeče-oranžna) in po Gramu pozitivnega Staphylococcus aureus (modro-vijolična), obarvana z metodo barvanja po Gramu.

Michael R Francisco/Flickr/CCBY-SA

večina bakterije so razvrščeni v dve veliki kategoriji: po Gramu pozitivne in po Gramu negativne. Te kategorije temeljijo na njihovih celične stene sestava in reakcija na Test barvanja po Gramu . Metoda barvanja po Gramu, ki jo je razvil Hans Christian Gram , identificira bakterije na podlagi reakcije njihovih celičnih sten na določena barvila in kemikalije.

Razlike med gram-pozitivnimi in gram-negativnimi bakterijami so predvsem povezane s sestavo njihove celične stene. Gram pozitivne bakterije imajo celične stene, sestavljene večinoma iz snovi, edinstvene za bakterije, znane kot peptidoglikan , ali murein. Te bakterije se po barvanju po Gramu obarvajo vijolično. Po Gramu negativne bakterije imajo celične stene le s tanko plastjo peptidoglikana in zunanjo membrano z lipopolisaharidno komponento, ki je ne najdemo pri Gramu pozitivnih bakterijah. Gram negativne bakterije se po barvanju po Gramu obarvajo rdeče ali rožnato.

Gram pozitivne bakterije

Celične stene Gram pozitivne bakterije se strukturno razlikujejo od celičnih sten po Gramu negativnih bakterij. Glavna sestavina celične stene bakterij je peptidoglikan. Peptidoglikan je makromolekula, sestavljena iz sladkorjev in amino kisline ki so strukturno sestavljeni kot tkani material. Komponenta aminosladkorja je sestavljena iz izmenjujočih se molekul N-acetilglukozamin (NAG) in N-acetilmuramska kislina (NAM) . Te molekule so zamrežene s kratkimi peptidi, ki pomagajo dati peptidoglikanu moč in strukturo. Peptidoglikan zagotavlja zaščito bakterij in določa njihovo obliko.

Ta slika prikazuje sestavo celične stene po Gramu pozitivnih bakterij. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY-SA

Grampozitivna celična stena ima več plasti peptidoglikana. Debele plasti peptidoglikana pomagajo podpirati celična membrana in zagotavlja mesto pritrditve za druge molekule. Debele plasti tudi omogočajo po Gramu pozitivnim bakterijam, da obdržijo večino kristalno vijoličnega barvila med barvanjem po Gramu, zaradi česar so videti vijolične. Gram pozitivne celične stene vsebujejo tudi verige teihojska kislina ki segajo od plazemske membrane skozi celično steno peptidoglikana. Ti polimeri, ki vsebujejo sladkor, pomagajo pri ohranjanju oblike celic in igrajo vlogo pri pravilni delitvi celic. Teihojska kislina pomaga nekaterim po Gramu pozitivnim bakterijam, da okužijo celice in povzročijo bolezen.

Nekatere po Gramu pozitivne bakterije imajo dodatno komponento, mikolna kislina , v njihovih celičnih stenah. Mikolne kisline proizvajajo voskasto zunanjo plast, ki zagotavlja dodatno zaščito za mikobakterije, kot je Mycobacterium tuberculosis. Po Gramu pozitivne bakterije z mikolno kislino imenujemo tudi kislinsko obstojne bakterije, ker za opazovanje pod mikroskopom zahtevajo posebno metodo barvanja, znano kot kislinsko obstojno barvanje.

Patogene po Gramu pozitivne bakterije povzročajo bolezen z izločanjem toksičnih beljakovine znani kot eksotoksini. Eksotoksini se sintetizirajo znotraj prokariontska celica in se sprosti v zunanjost celice. Specifični so za nekatere bakterijske madeže in lahko resno poškodujejo telo organov in tkiv . Nekatere po Gramu negativne bakterije proizvajajo tudi eksotoksine.

Gram pozitivni koki

Gram pozitivni koki se nanašajo na Gram pozitivne bakterije, ki so sferične oblike. Dva roda po Gramu pozitivnih kokov, znana po svoji vlogi kot človekpovzročitelji bolezniso Stafilokok in Streptokok . Stafilokoki so sferične oblike in njihove celice se po delitvi pojavijo v grozdih. Streptokokne celice se po delitvi pojavijo kot dolge verige celic. Primeri po Gramu pozitivnih kokov, kikolonizirajo kožovključujejo Staphylococcus epidermidis , zlati stafilokok , in Streptococcus pyogenes .

Staphylococcus aureus je po Gramu pozitivna kok (okrogla) bakterija, ki se nahaja na koži in sluznicah ljudi in številnih živali. Bakterije so običajno neškodljive, vendar se lahko okužbe pojavijo na poškodovani koži ali v zamašenih znojnih ali lojnih žlezah, kar povzroči furuncle, mehurčke in abscese. Paul Gunning/Science Photo Library/Getty Images

Medtem ko so vsi trije del normalečloveška mikrobiota, lahko pod določenimi pogoji povzročijo bolezen. Staphylococcus epidermidis tvori debele biofilme in lahko povzroči okužbe, povezane z vsajenimi medicinskimi pripomočki. Nekateri sevi Staphylococcus aureus, kot npr na meticilin odporen Staphylococcus aureus (MRSA), so postale odporne na antibiotike in lahko povzročijo razvoj resnih bolezni. Streptococcus pyogenes lahko povzroči strep v grlu, škrlatinko in mesojedo bolezen.

Gram negativne bakterije

Tako kot po Gramu pozitivne bakterije, po Gramu negativno celična stena bakterij je sestavljena iz peptidoglikana. Vendar je peptidoglikan ena sama tanka plast v primerjavi z debelimi plastmi v gram-pozitivnih celicah. Ta tanka plast ne zadrži začetnega kristalno vijoličnega barvila, ampak pobere rožnato barvo nasprotnega madeža med obarvanjem po Gramu. Struktura celične stene po Gramu negativnih bakterij je bolj zapletena kot po Gramu pozitivnih bakterij. Med plazemsko membrano in tanko plastjo peptidoglikana je gelu podobna matrica, imenovana periplazmatski prostor. Za razliko od gram-pozitivnih bakterij imajo gram-negativne bakterije zunanja membrana plast, ki je zunaj celične stene peptidoglikana. Membranski proteini, mureinski lipoproteini, pritrjujejo zunanjo membrano na celično steno.

Ta slika prikazuje sestavo celične stene po Gramu negativnih bakterij. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY-SA

Druga edinstvena značilnost po Gramu negativnih bakterij je prisotnost lipopolisaharid (LPS) molekule na zunanji membrani. LPS je velik glikolipidni kompleks, ki ščiti bakterije pred škodljivimi snovmi v njihovem okolju. Je tudi bakterijski toksin (endotoksin), ki lahko povzroči vnetje in septični šok pri ljudeh, če pride v krvi . Obstajajo tri komponente LPS: lipid A, jedrni polisaharid in antigen O. The lipid A komponenta pritrdi LPS na zunanjo membrano. Na lipid A je vezan jedrni polisaharid. Nahaja se med komponento lipida A in antigenom O. The O antigen komponenta je pritrjena na jedrni polisaharid in se razlikuje med vrstami bakterij. Uporablja se lahko za identifikacijo specifičnih sevov škodljivih bakterij.

Gram negativni koki

Gram negativni koki se nanašajo na gramnegativne bakterije, ki so sferične oblike. Bakterije iz rodu Neisseria so primeri gramnegativnih kokov, ki povzročajo bolezni pri ljudeh. Neisseria meningitidis je diplococcus, kar pomeni, da njegove sferične celice ostanejo v parih po celični delitvi. Neisseria meningitis povzroča bakterijskemeningitisin lahko povzroči tudi septikemijo in šok.

Neisseria meningitidis so sferične, po Gramu negativne bakterije, ki povzročajo meningitis pri ljudeh. Bakterije so običajno vidne v parih, vsaka je konkavna na strani, obrnjeni proti partnerju. Agencija za varovanje zdravja/Znanstvena fototeka/Getty Images

Druga diplococcus bakterija, N. gonorrhoeae , je povzročitelj spolno prenosljive bolezni gonoreje. Moraxella catarrhalis je po Gramu negativni diplokok, ki povzroča vnetja ušes pri otrocih, okužbe zgornjih dihal, endokarditis in meningitis .

po Gramu negativno bakterije coccobacillus imajo bakterijske oblike ki so vmes med sferično in paličasto obliko. Bakterije iz rodu Haemophilus in Acinetobacter so kokobacili, ki povzročajo resne okužbe. Haemophilus influenzae lahko povzroči meningitis, okužbe sinusov in pljučnico. Vrste Acinetobacter povzročajo pljučnico in okužbe ran.

Ključne točke: Gram-pozitivne proti Gram-negativnim bakterijam

• Večino bakterij lahko na splošno razvrstimo kot po Gramu pozitivne ali po Gramu negativne.
• Gram pozitivne bakterije imajo celične stene, sestavljene iz debelih plasti peptidoglikana.
• Po Gramu pozitivne celice se obarvajo vijolično, ko so izpostavljene postopku barvanja po Gramu.
• Po Gramu negativne bakterije imajo celične stene s tanko plastjo peptidoglikana. Celična stena vključuje tudi zunanjo membrano s pritrjenimi molekulami lipopolisaharida (LPS).
• Po Gramu negativne bakterije se ob barvanju po Gramu obarvajo rožnato.
• Medtem ko tako po Gramu pozitivne kot po Gramu negativne bakterije proizvajajo eksotoksine, samo po Gramu negativne bakterije proizvajajo endotoksine.

Dodatne reference

• Silhavy, T.J., et al. 'Ovojnica bakterijske celice.' Cold Spring Harbor perspektive v biologiji , vol. 2, št. 5, 2010, doi:10.1101/cshperspect.a000414.
• Swoboda, Jonathan G., et al. 'Funkcija zidne teihojske kisline, biosinteza in inhibicija.' ChemBioChem , vol. 11, št. 1, junij 2009, str. 101-1 35–45., doi:10.1002/cbic.200900557.