Overview
para identificar bacterias Gram positivas y Gram negativas se utilizan varios enfoques para clasificar/identificar organismos. En microbiología clínica, Los esquemas de tipificación fenotípica (particularmente la tinción de Gram) son algunas de las técnicas más comunes y efectivas para la identificación de bacterias.,
descubierta en 1884, la técnica de tinción de Gram ha demostrado ser uno de los sistemas de clasificación fenotípica más útiles a través del cual las bacterias pueden ser identificadas en base a sus propiedades de tinción y morfología general. Usando esta técnica, las bacterias se clasifican como Gram positivo o Gram negativo.,iv id=»fc46f07a99″>la diferencia entre los dos grupos es el resultado de una serie de estructuras químicas/superficiales que incluyen:
- ácidos teicoicos
- lipopolisacáridos
- peptidoglicanos
- ácidos lipoteicoicos
* si bien las bacterias gram positivas y gram negativas tienen importancia clínica, no todas las bacterias de estos grupos son dañinas/causan enfermedades.,
las Bacterias
Bacterias son unicelulares procariotas ubicuos en la naturaleza. Como tal, se pueden encontrar en diferentes tipos de ambientes (que van desde acuáticos hasta las rocas calientes del desierto de Mojave).
en estos ambientes, las bacterias pueden existir como organismos de vida libre (haciendo su propio alimento o alimentándose de materia orgánica muerta, etc.), en simbiosis con otros organismos (p.ej., Zoamastogopera se encuentra en el sistema digestivo de las termitas) o como organismos parásitos que pueden causar daños y enfermedades en sus huéspedes.
* se cree que las bacterias han sido los primeros organismos vivos en la tierra.
* Mientras que las bacterias pueden causar enfermedades, también son útiles en la medicina, la alimentación y otras industrias.
* las Bacterias son ni plantas ni animales.,pirilli)
· su pared consiste en peptidoglicano
· algunas bacterias se mueven utilizando una estructura similar a la cola conocida como flagela
bacterias gram positivas
las bacterias gram positivas son un grupo de organismos que caen bajo el filo Firmicutes (sin embargo, algunas especies tienen una estructura de pared celular gram negativa).,
en comparación con las bacterias Gram negativas, este grupo de bacterias se caracteriza por su capacidad para retener la mancha primaria (Violeta Cristal) durante la tinción de Gram (dando un resultado positivo).
Algunos ejemplos de las bacterias Gram positivas son:
Staphylococcus (por ejemplo, Staphylococcus aureus) y Estreptococos y bacterias (por ejemplo,, Streptococcus pyogenes) – son bacterias cocci (esféricas) responsables de una serie de enfermedades en los seres humanos
mientras que Staphylococcus aureus puede causar infecciones piogénicas como artritis séptica, Streptococcus pyogenes son responsables de infecciones como celulitis, amigdalitis y fiebre reumática. En comparación con algunas de las bacterias bacilos, las bacterias no son móviles (carecen de órganos de motilidad como los flagelos) y no forman esporas.,
bacilos Gram positivos: incluyen bacterias como Clostridia, bacilo y Listeria, entre otras. Mientras que algunas de las especies se caracterizan por su capacidad para producir esporas (por ejemplo, Clostridia), otras como Listeria no lo hacen. En seres humanos, estos organismos son responsables de una serie de enfermedades
por ejemplo, se ha demostrado que el Bacillus anthracis causa ántrax en seres humanos (raro en seres humanos pero común en animales).,
* algunos de los bacilos Gram positivos utilizan flagelos para el movimiento (por ejemplo, Listeria monocytogenes).,
Características de las Bacterias Gram Positivas
La pared celular de las bacterias Gram positivas se compone de un número importante de componentes que incluyen:
Peptidoglicano
Situado fuera de la membrana citoplasmática de la mayoría de las bacterias, el peptidoglicano es uno de los principales componentes de la pared celular bacteriana., En su mayor parte, sirve para mantener la integridad celular del organismo al soportar la presión de turgencia.
Además, contribuye a la forma general de una célula, además de proporcionar soporte para varios componentes de la célula. En bacterias Gram positivas, el peptidoglicano constituye entre 50 y 90 de la pared celular (entre 20 y 80 nm de espesor). Al encerrar la membrana plasmática, proporciona una capa protectora que protege a la célula de la lisis.,
Main components of peptidoglycan include:
· Glycan chains consisting of N-acetylglucosamine and N-acetylmuramic acid linked by β-1,4 bonds.,
· las cadenas peptídicas – en peptidoglicano están vinculadas al ácido N-acetilmurámico por enlaces covalentes
* además de las capas de peptidoglicano, también se ha demostrado que la pared celular de las bacterias gram positivas contiene moléculas de polisacáridos. Algunos de los mejores ejemplos de estos polímeros accesorios incluyen polisacáridos C que se encuentran en la pared celular de las bacterias estreptococos y peptidoglicolípidos y glicolípidos que se encuentran en la pared celular de las micobacterias.,
* dependiendo de la especie, las cadenas peptídicas pueden variar en composiciones. Por ejemplo, mientras que las cadenas peptídicas están directamente entrecruzadas a través de cadenas cortas de aminoácidos, otras tienden a estar indirectamente entrecruzadas.
* el peptidoglicano está en un estado dinámico durante la vida útil de las bacterias.,
ácido Teicoico
aparte de las capas de peptidoglicano, la pared celular también consiste en moléculas conocidas como ácidos teicoicos (polímeros de fosfato de poliol). Aquí, estas moléculas forman capas que corren perpendicularmente a las láminas de peptidoglicano. Mientras que solo se encuentran en bacterias Gram positivas, los ácidos teicoicos solo se encuentran en algunas células de este grupo.,
generalmente, están compuestos de ribitol / glicerol que están unidos entre sí por enlaces fosfodiéster. Algunos de los otros componentes de estas moléculas incluyen glucosa, N-acetilglucosamina, n-acetilgalactosamina y D-alanina. Sin embargo, la cantidad/nivel de estos grupos sustituyentes varía de un grupo a otro.
además de estar unidos covalentemente a las capas de peptidoglicano, los ácidos teicoicos también pueden estar anclados a la membrana plasmática ubicada debajo de la capa de peptidoglicano.,
mientras que la función principal de estas moléculas no se entiende bien, los estudios han demostrado que los enlaces fosfodiéster que unen los monómeros del ácido teicoico para dar lugar a la carga negativa general de la pared celular de bacterias Gram positivas.
* aunque la función de los ácidos teicoicos no se entiende completamente, los investigadores han sugerido que están involucrados en la regulación y disposición de las subunidades de ácido murámico. También se ha asociado con propiedades antigénicas que activan las células inmunitarias dadas.,
Lípidos
En la pared celular de las bacterias Gram positivas, el contenido de lípidos hace menos de un 5 por ciento de la pared celular. Aquí, estas moléculas juegan el papel de anclar la membrana.
las Bacterias Gram Negativas
Como las bacterias Gram positivas, bacterias Gram negativas también están bien distribuidas en los diferentes entornos en todo el mundo. Considerando Que E., coli entre otras bacterias Gram negativas se pueden encontrar en el tracto gastrointestinal, una serie de especies se pueden encontrar en ambientes marinos.
en comparación con las bacterias Gram negativas, estas bacterias no retienen la tinción primaria y, por lo tanto, aparecen rojas cuando se observan bajo el microscopio.,
algunos ejemplos de bacterias Gram negativas incluyen:
· algunas de las bacterias gram negativas más comunes incluyen miembros del género Neisseria (por ejemplo, N. meningitidis y N. gonorrea) y Moraxella (por ejemplo, M. catarrhalis). En los seres humanos, estas bacterias son responsables de enfermedades como la meningitis (causada por N. meningitidis) y la bronconeumonía (causada por M. catarrhalis).,
· coccibacilos Gram negativos-en comparación con las bacterias de los coccilos Gram negativos, los coccibacilos Gram negativos son barras cortas (intermedios cocci esféricos y barras de bacilos). Incluyen una serie de especies responsables de enfermedades humanas incluyendo; Haemophilus influenzae que causa neumonía por EA, Haemophilus ducreyi que causa ulceración genital y especies de Acinetobacter capaces de causar tales enfermedades de heridas entre otras enfermedades.,
· bacilos Gram negativos: hay diferentes grupos de bacterias Gram negativas, incluidas las descritas como anaeróbicas o aeróbicas. Aparte de E. coli, algunas de las otras bacterias clasificadas como bacilos Gram negativos incluyen miembros de los géneros Fusobacterium y Bacteroides. En los seres humanos, son responsables de una serie de enfermedades humanas, incluidas las pleuropulmonares orales y las infecciones en el tracto genital femenino, entre otras.,
* según los estudios, las bacterias Gram negativas, lideradas por E. coli, constituyen más del 70 por ciento de las infecciones del tracto urinario. Ver Análisis de Orina
Características de las Bacterias Gram Negativas
Como con las bacterias Gram positivas, bacterias Gram negativas también contienen el peptidoglicano polímero en su pared celular., Si bien este polímero es delgado (de 2 a 4 nanómetros de espesor con casi 3 capas de peptidoglicano) en bacterias Gram negativas, también está compuesto de largas hebras de glicano que están reticuladas por moléculas de péptidos. Esta composición cumple una serie de funciones, incluida la protección de la célula bacteriana de la lisis.,
Desarrollo de peptidoglicano de las bacterias Gram negativas
En las bacterias Gram negativas, el desarrollo de peptidoglicano se ha demostrado que para iniciar con la polimerización de glicanos. Aquí, el polímero a base de carbohidratos se polimeriza para formar hebras que consisten en aproximadamente 100 subunidades de disacárido.
en E. coli, la distribución de longitud de las hebras es amplia (que consta de entre 20 y 30 unidades de disacáridos)., Sin embargo, esto depende en gran medida de una serie de factores, incluidas las condiciones ambientales, las cepas bacterianas y la fase de crecimiento, entre otros.
en algunas de estas bacterias, esta longitud puede aumentar a más de 80 unidades de disacáridos. Los disacáridos en sí mismos están covalentemente vinculados a péptidos (enrollados alrededor de las hebras de glicanos) que también pueden estar reticulados a los que emergen de otras hebras de glicanos.
* en E. coli, más del 80 por ciento del peptidoglicano existe como una monocapa.,
* el peptidoglicano constituye aproximadamente el 10 por ciento de la pared celular en bacterias Gram negativas.
en comparación con las bacterias Gram positivas que carecen de la membrana externa, la capa de peptidoglicano en bacterias Gram negativas está rodeada por una membrana externa. Por esta razón, la capa de peptidoglicano no es la parte más externa de la pared celular en estos organismos.,
mientras que es similar a la membrana plasmática en varios aspectos, los dos son diferentes en un número de maneras. Por ejemplo, en comparación con la membrana plasmática de la célula (membrana interna), el lípido A de los lipopolisacáridos, junto con los fosfolípidos producen la lámina externa de la estructura bicapa de la membrana externa.
* además del lípido, la membrana externa también contiene una proteína de membrana conocida como porina. La disposición de esta proteína regula el paso de moléculas a través de la membrana.,
lipopolisacáridos
una de las características más definitorias de las bacterias Gram negativas es la presencia de diferentes formas de una macromolécula compleja conocida como lipopolisacárido (lps) – también conocido como endotoxinas en bacterias gram negativas. Son particularmente importantes para las bacterias, ya que contribuyen a la patogénesis de los organismos.,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)., Sin embargo, varios componentes de la pared celular también tienen una serie de otras funciones importantes para el organismo.
por ejemplo, las porinas presentes en la pared celular se ensamblan de manera que crean canales regulativos en la pared celular. Aquí, estas proteínas controlan / regulan el movimiento de moléculas hidrofílicas a través de la membrana externa de las bacterias, solo permitiendo moléculas hidrofílicas de pesos moleculares inferiores a 600.,
aparte de la regulación del movimiento del material a través de la membrana externa, la membrana externa también está involucrada en una serie de funciones que incluyen la señalización de moléculas, así como las actividades enzimáticas, entre otras.
además de estos componentes, uno de los otros componentes importantes de la membrana externa en bacterias Gram negativas es una capa de limo que cubre la membrana. Al cubrir la superficie de esta membrana, este limo suelto oculta varios componentes (por ejemplo, antígenos) de la membrana (que pueden activar las células de la célula inmune).,
en el proceso, como tal, protege los organismos en el cuerpo del huésped mientras promueve la patogénesis. Además de proteger a las bacterias de las células inmunitarias, esta sustancia también evita la penetración de varios medicamentos en la célula, contribuyendo así a la resistencia a los medicamentos entre algunas especies de bacterias Gram negativas.
aparte del limo suelto, se ha demostrado que algunas de las células (bacterias Gram negativas y gram positivas) forman cápsulas (consistentes en polisacáridos viscosos de alto peso molecular) en su superficie., Mientras que la cápsula se forma en la superficie de la membrana externa en bacterias Gram negativas, se forma en la capa gruesa de peptidoglicano en bacterias Gram positivas.
en estos organismos, la cápsula, que puede ser de hasta 10um de espesor, encapsula las células que promueven la virulencia. Al igual que el limo suelto, la cápsula, que aparece como un gel espeso, no solo oculta algunos de los componentes ubicados en la superficie celular de las células inmunitarias, sino que también aumenta la resistencia a una serie de medicamentos.,
tinción de Gram
desarrollada por Hans Christian Gram, la técnica de tinción de Gram es uno de los métodos más utilizados para diferenciar entre bacterias Gram positivas y gram negativas.
esencialmente, esto implica el uso de una tinción primaria (por ejemplo, violeta de cristal), así como una solución de yodo para producir un complejo de tinte de yodo en el citoplasma de las bacterias que permite diferenciar entre los dos tipos de células después de la decoloración.,
en un entorno clínico, esto es particularmente importante ya que permite no solo diferenciar entre especies bacterianas, sino también para diagnosticar una infección.
Procedimiento
preparación de la Muestra:
· Usando un par de guantes y un estéril loop/férula, crear una película fina (frotis) de la muestra (por ejemplo,,s
· utilizando etanol al 95 por ciento, decolore suavemente el frotis – Stop una vez que la parte más delgada del frotis parezca incolora
· lave suavemente el portaobjetos con agua
· inunde el portaobjetos con la mancha secundaria (safranin) durante aproximadamente un minuto
· permita que la diapositiva se seque al aire y luego vea bajo el microscopio bajo inmersión en aceite
cada paso en la preparación de la muestra y la tinción debe seguirse cuidadosamente para obtener buenos resultados., Por ejemplo, la fijación térmica no solo desnaturaliza las células, sino que también las adhiere al portaobjetos.
si no se fija correctamente, las células se pueden lavar fácilmente durante el proceso de tinción. Además, el sobrecalentamiento causa daños a la estructura de la célula que afectarían a los resultados finales. Además, la decoloración excesiva puede terminar eliminando la mancha primaria.,
estructura de la pared celular y tinción de Gram
cuando se ve bajo el microscopio, las bacterias Gram negativas y gram positivas producirán diferentes resultados. Mientras que las bacterias Gram positivas aparecerán moradas / violetas (habiendo retenido la tinción primaria: complejo dye-iodine), las bacterias Gram negativas aparecerán rojas / pálidas porque no retienen la tinción primaria. Estas diferencias entre los dos grupos de bacterias se deben a las diferencias en su estructura de la pared celular.,
durante el proceso de tinción, la tinción primaria (Crystal violet) y el yodo de Gram se combinan para formar un complejo insoluble (crystal violet-iodine complex) dentro de la célula. Cuando se agrega el agente deshidratante (95 por ciento de etanol), deshidrata la pared celular de las bacterias Gram positivas causando que se contraiga (también causando que los poros se cierren).
con los poros cerrados, el complejo insoluble queda atrapado en la célula., En las bacterias Gram negativas, el etanol penetra fácilmente en esta superficie y disuelve los componentes lipídicos de la membrana externa. Como resultado, el complejo violeta-yodo cristalino se pierde (elimina) fácilmente de la célula.
durante la segunda ronda de tinción (utilizando la tinción/contra-tinción secundaria: safranin) las bacterias Gram negativas tiñen de rojo porque toman el color rojo de la contra-tinción. Sin embargo, las bacterias Gram positivas no absorben la contra-tinción dado que la tinción no interrumpe la tinción primaria en las células.,
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