Gramteigiamos ir gramneigiamos bakterijos

Tai mišri gramneigiamų Escherichia coli (raudonai oranžinė) ir gramteigiamų Staphylococcus aureus (mėlynai violetinė) kultūra, nudažyta Gramo dažymo metodu.

Michael R Francisco / Flickr / CCBY-SA

Dauguma bakterijos Jie skirstomi į dvi dideles kategorijas: gramteigiamą ir gramneigiamą. Šios kategorijos yra pagrįstos jų ląstelių sienelės sudėtis ir reakcija į Gramo dėmių testas . Gramo dažymo metodas, sukurtas Hansas Kristianas Gramas , identifikuoja bakterijas pagal jų ląstelių sienelių reakciją į tam tikrus dažus ir chemines medžiagas.

Skirtumai tarp gramteigiamų ir gramneigiamų bakterijų pirmiausia yra susiję su jų ląstelių sienelių sudėtimi. Gramteigiamų bakterijų ląstelių sienelės daugiausia sudarytos iš medžiagos, būdingos tik bakterijoms, žinomoms kaip peptidoglikanas , arba mureinas. Šios bakterijos nusidažo purpurine spalva po dažymo Gramu. Gramneigiamos bakterijos turi ląstelių sieneles, kuriose yra tik plonas peptidoglikano sluoksnis, o išorinė membrana su lipopolisacharido komponentu, kurio nėra gramteigiamose bakterijose. Gram neigiamos bakterijos nusidažo raudonai arba rausvai po gramo dažymo.

Gramteigiamos bakterijos

Ląstelių sienelės Gram teigiamos bakterijos struktūriškai skiriasi nuo gramneigiamų bakterijų ląstelių sienelių. Pagrindinis bakterijų ląstelių sienelių komponentas yra peptidoglikanas. Peptidoglikanas yra makromolekulė, sudaryta iš cukrų ir amino rūgštys kurie struktūriškai surenkami kaip austa medžiaga. Amino cukraus komponentas susideda iš kintančių molekulių N-acetilgliukozaminas (NAG) ir N-acetilmuramo rūgštis (NAM) . Šios molekulės yra sujungtos trumpais peptidais, kurie padeda suteikti peptidoglikanui stiprumo ir struktūros. Peptidoglikanas apsaugo bakterijas ir apibrėžia jų formą.

Šiame paveikslėlyje parodyta gramteigiamų bakterijų ląstelių sienelių sudėtis. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY-SA

Gram-teigiamos ląstelės sienelė turi kelis peptidoglikano sluoksnius. Stori peptidoglikano sluoksniai padeda palaikyti ląstelės membrana ir suteikti prisitvirtinimo vietą kitoms molekulėms. Stori sluoksniai taip pat leidžia gramteigiamoms bakterijoms sulaikyti didžiąją dalį kristalinio violetinio dažų dažymo Gram metu, todėl jos atrodo purpurinės. Gramteigiamų ląstelių sienelėse taip pat yra grandinių techo rūgštis kurie tęsiasi nuo plazmos membranos per peptidoglikano ląstelės sienelę. Šie cukraus turintys polimerai padeda išlaikyti ląstelių formą ir atlieka tinkamą ląstelių dalijimąsi. Teichoinė rūgštis padeda kai kurioms gramteigiamoms bakterijoms užkrėsti ląsteles ir sukelti ligas.

Kai kurios gramteigiamos bakterijos turi papildomą komponentą, mikolio rūgštis , jų ląstelių sienelėse. Mikolio rūgštys sukuria vaškinį išorinį sluoksnį, kuris suteikia papildomą apsaugą nuo mikobakterijų, tokių kaip Mycobacterium tuberculosis. Gramteigiamos bakterijos su mikolio rūgštimi taip pat vadinamos atspariomis rūgštims bakterijomis, nes norint stebėti mikroskopu, joms reikalingas specialus dažymo metodas, žinomas kaip atsparus rūgštims dažymas.

Patogeninės gramteigiamos bakterijos sukelia ligas išskirdamos toksinus baltymai žinomas kaip egzotoksinai. Egzotoksinai yra sintetinami viduje prokariotinė ląstelė ir išleidžiamas į ląstelės išorę. Jie būdingi tam tikroms bakterijų dėmėms ir gali rimtai pakenkti kūnui organai ir audiniai . Kai kurios gramneigiamos bakterijos taip pat gamina egzotoksinus.

Gram teigiami kokiai

Gram teigiami kokosai reiškia gramteigiamas bakterijas, kurios yra sferinės formos. Dvi gramteigiamų kokosų gentys pasižymėjo žmogaus vaidmeniupatogenųyra Stafilokokas ir Streptokokas . Stafilokokai yra sferinės formos, o jų ląstelės po dalijimosi susikaupia. Streptococcus ląstelės po dalijimosi atrodo kaip ilgos ląstelių grandinės. Gram teigiamų kokų pavyzdžiai, kadkolonizuoti odąįtraukti Staphylococcus epidermidis , Staphylococcus aureus , ir Streptococcus pyogenes .

Staphylococcus aureus yra gramteigiama coccus (apvalioji) bakterija, aptinkama žmonių ir daugelio gyvūnų odoje ir gleivinėse. Bakterijos paprastai yra nekenksmingos, tačiau infekcijos gali atsirasti ant pažeistos odos arba užsikimšusiose prakaito ar riebalinėse liaukose, dėl ko gali atsirasti virimas, pūliniai ir pūliniai. Paul Gunning/Science Photo Library/Getty Images

Nors visi trys yra normalaus gyvenimo dalisžmogaus mikrobiota, tam tikromis sąlygomis jie gali sukelti ligas. Staphylococcus epidermidis sudaro storas bioplėveles ir gali sukelti infekcijas, susijusias su implantuotais medicinos prietaisais. Kai kurios Staphylococcus aureus padermės, pvz meticilinui atsparus Staphylococcus aureus (MRSA), tapo atsparūs antibiotikams ir gali sukelti rimtų ligų vystymąsi. Streptococcus pyogenes gali sukelti gerklės uždegimą, skarlatina ir mėsos valgymo ligą.

Gramneigiamos bakterijos

Kaip ir gramteigiamos bakterijos, Gram neigiamas bakterijų ląstelių sienelę sudaro peptidoglikanas. Tačiau peptidoglikanas yra vienas plonas sluoksnis, palyginti su storais gramteigiamų ląstelių sluoksniais. Šis plonas sluoksnis neišlaiko pradinio krištolinio violetinio dažo, bet įgauna rausvą priešdėmės spalvą Gramo dažymo metu. Gramneigiamų bakterijų ląstelių sienelių struktūra yra sudėtingesnė nei gramteigiamų bakterijų. Tarp plazminės membranos ir plono peptidoglikano sluoksnio yra gelio pavidalo matrica, vadinama periplazmine erdve. Skirtingai nuo gramteigiamų bakterijų, gramneigiamos bakterijos turi išorinė membrana sluoksnis, esantis išorėje nuo peptidoglikano ląstelės sienelės. Membraniniai baltymai, mureino lipoproteinai, pritvirtina išorinę membraną prie ląstelės sienelės.

Šiame paveikslėlyje parodyta gramneigiamų bakterijų ląstelių sienelių sudėtis. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY-SA

Kita unikali gramneigiamų bakterijų savybė yra buvimas lipopolisacharidas (LPS) Molekulės ant išorinės membranos. LPS yra didelis glikolipidų kompleksas, apsaugantis bakterijas nuo kenksmingų medžiagų jų aplinkoje. Tai taip pat yra bakterinis toksinas (endotoksinas), kuris, patekęs į kraujo . Yra trys LPS komponentai: lipidas A, pagrindinis polisacharidas ir O antigenas. The lipidas A komponentas pritvirtina LPS prie išorinės membranos. Prie lipido A yra prijungtas šerdies polisacharidas. Jis yra tarp lipido A komponento ir O antigeno. The O antigenas komponentas yra prijungtas prie pagrindinio polisacharido ir skiriasi tarp bakterijų rūšių. Jis gali būti naudojamas specifinėms kenksmingų bakterijų padermėms nustatyti.

Gram neigiami kokai

Gramneigiami kokosai reiškia gramneigiamas bakterijas, kurios yra sferinės formos. Neisseria genties bakterijos yra gramneigiamų kokų, sukeliančių žmonių ligas, pavyzdžiai. Neisseria meningitidis yra diplokokas, o tai reiškia, kad po ląstelių dalijimosi jo sferinės ląstelės lieka poromis. Neisseria meningitas sukelia bakterinesmeningitastaip pat gali sukelti septicemiją ir šoką.

Neisseria meningitidis yra sferinės gramneigiamos bakterijos, sukeliančios meningitą žmonėms. Bakterijos paprastai matomos poromis, kiekviena įgaubta toje pusėje, nukreiptoje į savo partnerį. Sveikatos apsaugos agentūra / Mokslo nuotraukų biblioteka / Getty Images

Kita diplokoko bakterija, N. gonorrhoeae , yra patogenas, atsakingas už lytiškai plintančią ligą gonorėją. Moraxella catarrhalis yra gramneigiamas diplokokas, sukeliantis vaikų ausų infekcijas, viršutinių kvėpavimo takų infekcijas, endokarditą ir meningitą. .

Gram neigiamas coccobacillus bakterijos turėti bakterijų formos kurie yra tarp sferinės ir strypo formos. Haemophilus ir Acinetobacter genties bakterijos yra kokobacilės, sukeliančios rimtas infekcijas. Haemophilus influenzae gali sukelti meningitą, sinusų infekcijas ir pneumoniją. Acinetobacter rūšys sukelia pneumoniją ir žaizdų infekcijas.

Pagrindiniai taškai: gramteigiamos ir gramneigiamos bakterijos

• Dauguma bakterijų gali būti plačiai klasifikuojamos kaip gramteigiamos arba gramneigiamos.
• Gramteigiamos bakterijos turi ląstelių sieneles, sudarytas iš storų peptidoglikano sluoksnių.
• Gram teigiamos ląstelės nusidažo purpurine spalva, kai joms taikoma Gramo dažymo procedūra.
• Gramneigiamos bakterijos turi ląstelių sieneles su plonu peptidoglikano sluoksniu. Ląstelės sienelėje taip pat yra išorinė membrana su lipopolisacharido (LPS) molekulėmis.
• Gram neigiamos bakterijos nusidažo rožine spalva, kai joms taikoma Gram dažymo procedūra.
• Nors ir gramteigiamos, ir gramneigiamos bakterijos gamina egzotoksinus, tik gramneigiamos bakterijos gamina endotoksinus.

Papildomos nuorodos

• Silhavy, T. J. ir kt. „Bakterijų ląstelių vokas“. Cold Spring Harbor perspektyvos biologijoje , t. 2, Nr. 5, 2010, doi: 10.1101/cshperspect.a000414.
• Swoboda, Jonathan G. ir kt. „Sienos teikhoinės rūgšties funkcija, biosintezė ir slopinimas“. ChemBioChem , t. 11, Nr. 1, 2009 m. birželio mėn., 101-1 p 35–45., doi:10.1002/cbic.200900557.