Přehled
K identifikaci Gram-pozitivní a Gram-negativní bakterie, řadu přístupy jsou používány pro klasifikaci/identifikaci organismů. V klinické mikrobiologii jsou fenotypové typizační schémata (zejména gram barvení) jednou z nejběžnějších a nejúčinnějších technik identifikace bakterií.,
Objeven v roce 1884, Gramovo barvení technika se ukázala být jedním z nejvíce užitečných fenotypové klasifikace systémů prostřednictvím bakterie, které mohou být identifikovány na základě jejich barvení vlastnosti a obecná morfologie. Pomocí této techniky jsou bakterie klasifikovány jako Gram pozitivní nebo Gram negativní.,iv id=“fc46f07a99″>rozdíl mezi těmito dvěma skupinami je v důsledku řady chemických/povrchové struktury, které zahrnují:
- Teichoic Kyseliny
- Lipopolysacharidů
- Peptidoglycans
- Lipoteichoic Kyseliny
* Zatímco Gram pozitivní a Gram negativní bakterie jsou klinicky významné, ne všechny bakterie v těchto skupinách jsou škodlivé/způsobit onemocnění.,
Bakterie
Bakterie jsou jednobuněčné prokaryot všudypřítomné v přírodě. Jako takové se nacházejí v různých typech prostředí (od vodních po horké skály pouště Mojave).
V těchto prostředích, bakterie mohou existovat jako volně žijící organismy (dělat jejich vlastní jídlo nebo krmení na mrtvé organické hmoty atd.), v symbióze s jinými organismy (např., Zoamastogopera nalézt v trávicím systému termitů) nebo jako parazitické organismy, které mohou způsobit škody a nemoci v jejich hostitelů.
* bakterie jsou považovány za první živé organismy na zemi.
* Zatímco bakterie mohou způsobit onemocnění, jsou také užitečné v medicíně, potravinářství a dalších průmyslových odvětvích.
* bakterie nejsou rostliny ani zvířata.,pirilli)
· Jejich stěna se skládá z peptidoglykanu
· Některé bakterie se pohybují pomocí tail-jako struktury známé jako bičíky
Gram-Pozitivní Bakterie
Gram-pozitivní bakterie jsou skupinou organismů, které spadají do kmene Firmicutes (nicméně, několik druhů Gram negativní struktura buněčné stěny).,
, ve srovnání s Gram negativní bakterie, tato skupina bakterií je charakteristická jejich schopnost udržet primární skvrna (Crystal violet) během Gram barvení (dává pozitivní výsledek).
Některé příklady Gram pozitivní bakterie patří:
Staphylococcus (např. Staphylococcus aureus) a Streptococcus bakterií (např., Streptococcus pyogenes) – bakterie jsou koky (kulovité), zodpovědný za řadu nemocí v lidské bytosti,
Vzhledem k tomu, Staphylococcus aureus může způsobit takové pyogenní infekce, jako je septická artritida, Streptococcus pyogenes jsou zodpovědné za takové infekce, jako celulitida, zánět mandlí, a revmatická horečka. Ve srovnání s některými bakteriemi bacilů jsou bakterie nehybné (postrádají pohyblivé orgány, jako je flagella) a netvoří spory.,
Gram-pozitivní bacily – zahrnují takové bakterie jako Clostridia, Bacil, a Listeria mezi ostatními. Zatímco některé druhy jsou charakterizovány jejich schopností produkovat spory (např. Clostridia), jiné jako Listeria ne. U lidí jsou tyto organismy zodpovědné za řadu nemocí
například bylo prokázáno, že Bacillus anthracis způsobuje antrax u lidí (vzácný u lidí, ale běžný u zvířat).,
* Některé Gram-pozitivní bacily použití bičíky pro pohyb (například Listeria monocytogenes).,
Vlastnosti Gram Pozitivní Bakterie
buněčné stěny Gram pozitivních bakterií se skládá z několika důležitých komponent, které zahrnují:
Peptidoglykanu
Nachází mimo cytoplazmatické membrány většiny bakterií, peptidoglykan je jednou z hlavních složek bakteriální buněčné stěny., Z větší části slouží k udržení buněčné integrity organismu odoláváním turgorového tlaku.
kromě toho přispívá k obecnému tvaru buňky a poskytuje podporu různým složkám buňky. U Gram pozitivních bakterií tvoří peptidoglykan mezi 50 a 90 buněčné stěny (mezi tloušťkou 20 a 80 nm). Uzavřením plazmové membrány poskytuje ochrannou vrstvu, která chrání buňku před lýzou.,
Main components of peptidoglycan include:
· Glycan chains consisting of N-acetylglucosamine and N-acetylmuramic acid linked by β-1,4 bonds.,
· Peptidové řetězce – v peptidoglykanu jsou spojeny s kyselinou N-acetylmuramovou kovalentními vazbami,
* na Rozdíl od peptidoglykanové vrstvy, buněčné stěny Gram pozitivních bakterií má také prokázáno, že obsahují polysacharid molekuly. Některé z nejlepších příkladů těchto doplňkových polymerů zahrnují C polysacharidy nalezené v buněčné stěně bakterií streptokoků a peptidoglykolipidů a glykolipidů nalezených v buněčné stěně mykobakterií.,
* v Závislosti na druhu, peptidových řetězců se mohou lišit ve složení. Například, zatímco peptidové řetězce jsou přímo propojeny krátkými aminokyselinovými řetězci,jiné mají tendenci být nepřímo propojeny.
* peptidoglykan je v dynamickém stavu v průběhu života bakterií.,
Teichoic Kyseliny
na Rozdíl od peptidoglykanové vrstvy, buněčné stěny se také skládá z molekul, známých jako teichoic kyselin (polyol fosfát polymery). Tady tyto molekuly tvoří vrstvy, které běží kolmo k peptidoglykanu listy. Zatímco se nacházejí pouze v grampozitivních bakteriích, kyseliny teichoové se nacházejí pouze v některých buňkách této skupiny.,
obecně se skládají z ribitolu / glycerolu, které jsou navzájem spojeny fosfodiesterovými vazbami. Některé z dalších složek těchto molekul zahrnují glukózu, N-acetylglukosamin, N-acetylgalaktosamin a D-alanin. Množství / úroveň těchto substituentních skupin se však liší od jedné skupiny k druhé.
Kromě toho, že se kovalentně váže na peptidoglykan vrstev, teichoic kyseliny mohou být také ukotveny v plazmatické membráně se nachází pod vrstvou peptidoglykanu.,
Zatímco hlavní funkcí těchto molekul nejsou dobře rozuměl, studie ukázaly, že phosphodiester dluhopisy propojení monomerů z teichoic kyseliny za následek celkový negativní náboj buněčné stěny Gram pozitivních bakterií.
* Při funkci teichoic kyselin není zcela znám, vědci se domnívají, že jsou zapojeny v regulaci a uspořádání muramové kyseliny sub-jednotky. To bylo také spojeno s antigenními vlastnostmi, které aktivují dané imunitní buňky.,
Lipidy
V buněčné stěně Gram pozitivních bakterií, obsahu lipidů tvoří méně než 5 procent z buněčné stěny. Zde tyto molekuly hrají roli ukotvení membrány.
Gram-Negativní Bakterie
Jako Gram pozitivní bakterie Gram negativní bakterie jsou také dobře distribuován v různých prostředích po celém světě. Vzhledem K Tomu, Že E., coli mezi jinými gramnegativními bakteriemi lze nalézt v gastrointestinálním traktu, řada druhů se nachází v mořském prostředí.
ve Srovnání s Gram-negativními bakteriemi, tyto bakterie se nemají uchovávat primární skvrnu a tak se objeví červené při pohledu pod mikroskopem.,
Některé příklady Gram negativní bakterie patří:
· Gram negativní koky – Některé z nejčastějších Gram negativní koky bakterie patří členové rodu Neisseria (např. N. meningitidis a N. kapavka) a Moraxella (např. M. catarrhalis). U lidí jsou tyto bakterie zodpovědné za taková onemocnění, jako je meningitida (způsobená n.meningitidis) a bronchopneumonie (způsobená m. catarrhalis).,
· Gram negativní coccibacilli – ve srovnání s Gram negativní koky bakterie, Gram negativní coccibacilli jsou krátké tyče (meziprodukty sférické koky a bacily tyče). Zahrnují řadu druhů, které jsou odpovědné za lidské onemocnění, včetně; Haemophilus influenzae, které způsobují ad pneumonie, Haemophilus ducreyi, který způsobuje genitální ulcerace a Acinetobacter species schopné způsobit takové zranění, onemocnění, mezi jinými chorobami.,
· gramnegativní bacily – existují různé skupiny gramnegativních bakterií bacilů, včetně těch, které jsou popsány jako anaerobní nebo aerobní. Kromě E. coli, některé z dalších bakterií klasifikovaných jako gramnegativní bacily zahrnují členy rodu Fusobacterium a Bacteroides. U lidí jsou odpovědní za řadu lidských onemocnění, včetně ústní pleuropulmonální a infekcí v ženském genitálním traktu.,
* podle studií tvoří gramnegativní bakterie vedené E. coli více než 70 procent infekcí močových cest. Viz Analýza Moči,
Vlastnosti Gram Negativní Bakterie
Stejně jako u Gram pozitivní bakterie Gram negativní bakterie také obsahují polymer peptidoglykan v jejich buněčné stěně., Zatímco tento polymer je tenká (2 až 4 nanometry v tloušťce jen s o 3 vrstvy peptidoglykanu) u Gram-negativních bakterií, je také složen z dlouhé glycan prameny, které jsou cross-spojeny prostřednictvím peptidové molekuly. Tato kompozice slouží řadě funkcí, včetně ochrany bakteriální buňky před lýzou.,
Rozvoj peptidoglykanu u Gram-negativních bakterií
U Gram-negativních bakterií, vývoj peptidoglykanu bylo prokázáno, že pro začátek polymerace glykany. Zde se polymer na bázi uhlohydrátů polymeruje za vzniku pramenů sestávajících z asi 100 podjednotek disacharidu.
U E. coli je distribuce délky pramenů široká (sestávající z 20 až 30 jednotek disacharidů)., To je však do značné míry závislé na řadě faktorů, včetně podmínek prostředí, bakteriálních kmenů a růstové fáze mezi několika dalšími.
u některých z těchto bakterií se tato délka může zvýšit na více než 80 disacharidových jednotek. Disacharidy sami jsou kovalentně spojeny s peptidy (rány kolem glycan prameny), které mohou být také cross-spojeny ty, vznikající z jiných glycan prameny.
* U E. coli existuje více než 80 procent peptidoglykanu jako monolayer.,
* peptidoglykan tvoří asi 10 procent buněčné stěny gramnegativních bakterií.
Porovnání na Gram pozitivní bakterie, které nemají vnější membránu, peptidoglykanové vrstvy u Gram-negativních bakterií je obklopena vnější membránu. Z tohoto důvodu není peptidoglykanová vrstva nejvzdálenější částí buněčné stěny v těchto organismech.,
I když je v několika ohledech podobný plazmové membráně, oba se liší mnoha způsoby. Například, ve srovnání s plazmatickou membránou buňky (vnitřní membrána), Lipidů A Lipopolysacharidů, spolu s fosfolipidy vyrábět vnější informaci bi-vrstva struktura vnější membrány.
* kromě lipidů obsahuje vnější membrána také membránový protein známý jako porin. Uspořádání tohoto proteinu reguluje průchod molekul přes membránu.,
Lipopolysacharidů
Jeden z nejvíce rozhodující vlastností Gram negativních bakterií je přítomnost různých forem komplexní makromolekula známý jako lipopolysacharid (LPS) – Také známý jako endotoxiny u Gram-negativních bakterií. Jsou zvláště důležité pro bakterie v tom, že přispívají k patogenezi organismů.,ative bacteria include:
- Cytoplasmic membrane
- Mesosomes
- Cytoplasm
- Nucleoid
- Endospores
Functions of Cell Components in Gram negative bacteria
As previously mentioned, the peptidoglycan present in the cell wall of Gram negative plays an important role in preventing cell lysis (osmotic lysis)., Různé složky buněčné stěny však mají také řadu dalších důležitých funkcí pro organismus.
například, porins přítomen v buněčné stěně jsou sestaveny způsobem, který vytváří usměrňující kanály na buněčné stěny. Zde tyto proteiny řídí / regulují pohyb hydrofilních molekul přes vnější membránu bakterií, což umožňuje pouze hydrofilní molekuly molekulárních hmotností pod 600.,
kromě regulace pohybu materiálu přes vnější membránu se vnější membrána podílí také na řadě funkcí včetně signalizace molekul a enzymových aktivit mimo jiné.
kromě těchto složek, jedním z dalších důležitých součástí vnější membrány Gram negativních bakterií je vrstva slizu, která pokrývá membrána. Zakrytím povrchu této membrány tento volný sliz skrývá různé složky (např. antigeny) membrány (které mohou aktivovat buňky imunitní buňky).,
v tomto procesu chrání organismy v těle hostitele a zároveň podporuje patogenezi. Kromě ochrany bakterií před imunitními buňkami tato látka také zabraňuje pronikání různých léků do buňky, čímž přispívá k rezistenci vůči lékům u některých druhů gramnegativních bakterií.
na Rozdíl od volné sliz, některé buňky (Gram negativní a Gram pozitivní bakterie), bylo prokázáno, že forma kapslí (skládající se z vysoké molekulové hmotnosti viskózní polysacharidy) na jejich povrchu., Zatímco kapsle je vytvořena na povrchu vnější membrány v gramnegativních bakteriích, je vytvořena na tlusté peptidoglykanové vrstvě v grampozitivních bakteriích.
v těchto organismech kapsle, která může mít tloušťku až 10um, zapouzdřila buňky podporující virulenci. Stejně jako volný sliz, kapsle, která se objevuje jako hustý gel, nejen skrývá některé složky umístěné na povrchu buněk před imunitními buňkami, ale také zvyšuje odolnost vůči řadě léků.,
Gram Barvení
Vyvinut Hans Christian Gram, Gramovo barvení technika je jedna z nejčastěji používaných metod pro rozlišování mezi Gram-pozitivní a Gram-negativní bakterie.
v Podstatě, to zahrnuje použití primární skvrna (např. krystalovou violeť) i roztok jodu k výrobě jódu-barvivo komplex v cytoplazmě bakterií, které je možné rozlišovat mezi dvěma typy buněk po odbarvování.,
V klinickém prostředí, to je zejména důležité v tom, že umožňuje nejen rozlišovat mezi bakteriální druhy, ale také pro diagnostiku infekce.
Postup
příprava Vzorku:
· Používat rukavice a sterilní smyčky/dlaha, vytvořit tenký film (stěr) vzorku (např.,s
· při Použití 95% etanolu, jemně decolorize nátěru – Stop jednou nejtenčí část nátěru se objeví bezbarvý
· Jemně omyjte sklíčko s vodou
· Povodeň snímek s vedlejší skvrna (Safranin) asi minutu
· Umožnit snímek uschnout na vzduchu pak pohled pod mikroskopem pod olejové
Každý krok ve vzorku, příprava a barvení by mělo být pečlivě sledován s cílem získat dobré výsledky., Například fixace tepla nejen denaturuje buňky, ale také je přilne ke skluzu.
pokud není správně fixován, lze buňky během procesu barvení snadno odplavit. Přehřátí také způsobuje poškození struktury buňky, které by ovlivnilo konečné výsledky. Také nadměrná odbarvení může nakonec odstranit primární skvrnu.,
Struktura Buněčné Stěny a Gramovo barvení
Při pohledu pod mikroskopem, Gram negativní a Gram pozitivní bakterie bude vyrábět různé výsledky. Vzhledem k tomu, že Gram pozitivní bakterie se objeví fialová/violet (má zachovány primární barva: dye-jód komplex), Gram negativní bakterie se objeví červená/světle, protože nemají udržet primární skvrnu. Tyto rozdíly mezi oběma skupinami bakterií jsou způsobeny rozdíly ve struktuře buněčné stěny.,
Během barvení proces, primární skvrna (crystal violet) a gramova Jódu kombinovat k formě nerozpustného komplexu (crystal violet-jód komplex) uvnitř buňky. Když se přidá dehydratační činidlo (95 procent ethanolu), dehydratuje buněčnou stěnu grampozitivních bakterií, což způsobuje smršťování (také způsobuje uzavření pórů).
s uzavřenými póry je nerozpustný komplex zachycen v buňce., U gramnegativních bakterií ethanol snadno proniká tímto povrchem a rozpouští lipidové složky vnější membrány. Výsledkem je, že komplex krystalového fialového jódu se snadno ztratí (odstraní) z buňky.
Během druhé kolo barvení (pomocí sekundární skvrny/counterstain: safranin) Gram negativní bakterie skvrny červené, protože berou v červené barvě counterstain. Gram pozitivní bakterie však nezabírají protibarvení vzhledem k tomu, že skvrna nenarušuje primární skvrnu v buňkách.,
Return to Bacteria- size, shape and arrangement
Return to Prokaryotes main page
Return from Gram Positive and Gram Negative Bacteria to MicroscopeMaster home
Frank Lowy. Bacterial Classification, Structure and Function.,
Kerwyn Casey Huanga, Ranžáne Mukhopadhyayb, Bingni Wena, Zemer Gitaia, a Ned.
Wingreen. (2008). Tvar buněk a organizace buněčných stěnv gramnegativních bakteriích.
Marie-Pierre Chapot-Chartier a Saulius Kulakauskas. (2014). Struktura buněčné stěny a funkce bakterií mléčného kvašení.
Omeed Sizar; Chandrashekhar G.Unakal. (2019). Gram Pozitivní Bakterie.
Yunusa Thairu, Idris Abdullahi Nasir, Yahaya Usman. (2014)., Laboratory perspective of gram staining and its significance in investigations of infectious diseases.
Links