Gram dodatnie vs. Gram-ujemne bakterie

Większość bakteria są podzielone na dwie szerokie kategorie: Gram dodatnie i Gram ujemne. Te kategorie są oparte na ich Ściana komórkowa skład i reakcja na Test barwienia metodą Grama. Metoda barwienia metodą Grama opracowana przez Hans Christian Gram, identyfikuje bakterie na podstawie reakcji ich ścian komórkowych na niektóre barwniki i chemikalia.

Różnice między bakteriami Gram-dodatnimi i Gram-ujemnymi są przede wszystkim związane z ich składem ściany komórkowej. Bakterie Gram-dodatnie mają ściany komórkowe złożone głównie z substancji unikalnej dla bakterii znanej jako peptydoglikanlub mureina. Bakterie te wybarwiają się na fioletowo po barwieniu metodą Grama. Bakterie Gram-ujemne mają ściany komórkowe z jedynie cienką warstwą peptydoglikanu i zewnętrzną membranę ze składnikiem lipopolisacharydowym nie występującym u bakterii Gram-dodatnich. Bakterie Gram-ujemne wybarwiają się na czerwono lub różowo po barwieniu Grama.

Ściany komórkowe Bakterie Gram-dodatnie różnią się strukturalnie od ścian komórkowych bakterii Gram-ujemnych. Podstawowym składnikiem bakteryjnych ścian komórkowych jest peptydoglikan.

Gram-dodatnia ściana komórkowa ma kilka warstw peptydoglikanu. Grube warstwy peptydoglikanu pomagają w utrzymaniu Błona komórkowa i zapewniają miejsce przyłączenia dla innych cząsteczek. Grube warstwy pozwalają również bakteriom Gram-dodatnim zachować większość barwnika z fioletu krystalicznego podczas barwienia metodą Grama, powodując, że wydają się fioletowe. Gram-dodatnie ściany komórkowe zawierają również łańcuchy kwas tejchojowy rozciągające się od błony plazmatycznej przez ścianę komórkową peptydoglikanu. Te polimery zawierające cukier pomagają w utrzymaniu kształtu komórki i odgrywają rolę w prawidłowym podziale komórek. Kwas teichoesowy pomaga niektórym bakteriom Gram-dodatnim w infekowaniu komórek i wywoływaniu chorób.

Niektóre bakterie Gram-dodatnie mają dodatkowy składnik, kwas mikolowy, w ich ścianach komórkowych. Kwasy mikolowe wytwarzają woskową warstwę zewnętrzną, która zapewnia dodatkową ochronę prątkom, takim jak Mycobacterium tuberculosis. Bakterie Gram-dodatnie z kwasem mikolowym są również nazywane bakteriami kwasoodpornymi, ponieważ wymagają specjalnej metody barwienia, znanej jako barwienie szybko kwasowe, do obserwacji pod mikroskopem.

Patogenne bakterie Gram-dodatnie powodują choroby poprzez wydzielanie substancji toksycznych białka znane jako egzotoksyny. Egzotoksyny są syntetyzowane w komórka prokariotyczna i wypuszczony na zewnątrz komórki. Są specyficzne dla niektórych plam bakteryjnych i mogą powodować poważne uszkodzenia ciała narządy i tkanki. Niektóre bakterie Gram-ujemne wytwarzają również egzotoksyny.

Gram-dodatnie ziarniaki odnoszą się do bakterii Gram-dodatnich o kulistym kształcie. Dwa rodzaje Gram-dodatnich ziarniaków znane z roli człowieka patogeny są Staphylococcus i Paciorkowiec. Staphylococcus mają kształt kulisty, a ich komórki pojawiają się w klastrach po podziale. Komórki Streptococcus pojawiają się jako długie łańcuchy komórek po podziale. Przykłady Gram-dodatnich ziarniaków, które kolonizować skórę zawierać Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, i Streptococcus pyogenes.

Podczas gdy wszystkie trzy są częścią normalności mikroflora ludzka, mogą powodować choroby w określonych warunkach. Staphylococcus epidermidis tworzy grube biofilmy i może powodować infekcje związane z wszczepionymi urządzeniami medycznymi.Niektóre szczepy Staphylococcus aureus, takie jak oporny na metycylinę Staphylococcus aureus (MRSA), stały się oporne na antybiotyki i mogą prowadzić do rozwoju poważnej choroby.Streptococcus pyogenes może powodować zapalenie gardła, szkarlatynę i chorobę powodującą zjadanie mięsa.

Podobnie jak bakterie Gram-dodatnie Gram ujemny bakteryjna ściana komórkowa składa się z peptydoglikanu. Jednak peptydoglikan jest pojedynczą cienką warstwą w porównaniu do grubych warstw w komórkach Gram-dodatnich. Ta cienka warstwa nie zachowuje początkowego krystalicznego fioletowego barwnika, ale podnosi różowy kolor kontrastu podczas barwienia metodą Grama. Struktura ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych jest bardziej złożona niż bakterii Gram-dodatnich. Pomiędzy błoną plazmatyczną a cienką warstwą peptydoglikanu znajduje się matryca żelowa zwana przestrzenią peryplazmatyczną. W przeciwieństwie do bakterii Gram-dodatnich bakterie Gram-ujemne mają zewnętrzna męmbrana warstwa zewnętrzna od ściany komórkowej peptydoglikanu. Białka błonowe, lipoproteiny mureiny, przyczepiają błonę zewnętrzną do ściany komórkowej.

Kolejną unikalną cechą bakterii Gram-ujemnych jest obecność lipopolisacharyd (LPS) cząsteczki na zewnętrznej błonie. LPS to duży kompleks glikolipidowy, który chroni bakterie przed szkodliwymi substancjami w ich otoczeniu. Jest to również toksyna bakteryjna (endotoksyna), która może powodować stan zapalny i wstrząs septyczny u ludzi, jeśli dostanie się do krew.Istnieją trzy składniki LPS: lipid A, rdzeniowy polisacharyd i antygen O. The lipid A składnik mocuje LPS do zewnętrznej błony. Do lipidu A dołączony jest rdzeń polisacharyd. Znajduje się między składnikiem lipidowym A a antygenem O. The O antygenie składnik jest przyłączony do rdzenia polisacharydu i różni się między gatunkami bakterii. Może być stosowany do identyfikacji określonych szczepów szkodliwych bakterii.

Gram-ujemne ziarniaki odnoszą się do bakterii Gram-ujemnych o kulistym kształcie. Bakterie z rodzaju Neisseria są przykładami ziarniaków Gram-ujemnych, które powodują choroby u ludzi. Neisseria meningitidis jest diplococcus, co oznacza, że ​​jego sferyczne komórki pozostają w parach po podziale komórek.Neisseriameningitidis powoduje bakterie zapalenie opon mózgowych i może również powodować posocznicę i wstrząs.

Kolejna bakteria diplococcus, N. rzeżączki, jest patogenem odpowiedzialnym za rzeżączkę przenoszoną drogą płciową. Moraxella catarrhalis jest Gram-ujemnym diplococcus, który powoduje infekcje ucha u dzieci, infekcje górnych dróg oddechowych, zapalenie wsierdzia i zapalenie opon mózgowych.

Gram ujemny bakterie coccobacillus mieć kształty bakteryjne które są pomiędzy kulistymi i prętowymi kształtami. Bakterie z rodzaju Haemophilus i Acinetobacter to kakao, które powodują poważne infekcje. Haemophilus influenzae może powodować zapalenie opon mózgowych, infekcje zatok i zapalenie płuc.Gatunki Acinetobacter powodują zapalenie płuc i infekcje ran.

• Większość bakterii można ogólnie zaklasyfikować jako Gram-dodatnie lub Gram-ujemne.
• Bakterie Gram-dodatnie mają ściany komórkowe złożone z grubych warstw peptydoglikanu.
• Komórki Gram-dodatnie wybarwiają się na fioletowo po poddaniu ich barwieniu.
• Bakterie Gram-ujemne mają ściany komórkowe z cienką warstwą peptydoglikanu. Ściana komórkowa obejmuje również zewnętrzną membranę z dołączonymi cząsteczkami lipopolisacharydu (LPS).
• Bakterie Gram-ujemne wybarwiają się na różowo po poddaniu ich barwieniu.
• Podczas gdy zarówno bakterie Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne wytwarzają egzotoksyny, tylko bakterie Gram-ujemne wytwarzają endotoksyny.

• Silhavy, T. J. i in. „Koperta komórek bakteryjnych”. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, vol. 2, nr 5, 2010, doi: 10.1101 / cshperspect.a000414.
• Swoboda, Jonathan G. i in. „Funkcja kwasu teichoikowego na ścianie, biosynteza i hamowanie”. ChemBioChem, vol. 11, nr 1 czerwca 2009 r., Ss. 35–45., Doi: 10.1002 / cbic.200900557.