Panoramica
Per identificare i batteri Gram positivi e Gram negativi vengono utilizzati diversi approcci per classificare/identificare gli organismi. Nella microbiologia clinica, gli schemi di tipizzazione fenotipica (in particolare la colorazione di Gram) sono alcune delle tecniche più comuni ed efficaci per l’identificazione dei batteri.,
Scoperto nel 1884, la tecnica della colorazione Gram ha dimostrato di essere uno dei sistemi di classificazione fenotipica più utili attraverso i quali i batteri possono essere identificati in base alle loro proprietà di colorazione e alla morfologia generale. Usando questa tecnica, i batteri sono classificati come Gram positivi o Gram negativi.,iv id=”fc46f07a99″>La differenza tra i due gruppi è come un risultato di un certo numero di chimica di superficie e strutture che includono:
- Teichoic Acidi
- Lipopolisaccaridi
- Peptidoglicani
- Lipoteicoico Acidi
* Mentre Gram positivi e Gram-negativi batteri sono di scarso significato clinico, non tutti i batteri in questi gruppi sono nocivi/causare la malattia.,
Batteri
Batteri unicellulari procarioti onnipresenti in natura. Come tali, possono essere trovati in diversi tipi di ambienti (che vanno dall’acqua alle rocce calde del deserto del Mojave).
In questi ambienti, i batteri possono esistere come organismi viventi liberi (che producono il proprio cibo o si nutrono di materia organica morta, ecc.), in simbiosi con altri organismi (ad es., Zoamastogopera trovato nel sistema digestivo delle termiti) o come organismi parassiti che possono causare danni e malattie nei loro ospiti.
* Si pensa che i batteri siano stati i primi organismi viventi sulla terra.
* Mentre i batteri possono causare malattie, sono anche utili in medicina, cibo e altre industrie.
* I batteri non sono né piante né animali.,pirilli)
· la Loro parete è costituita da peptidoglicano
· Alcuni batteri spostare con una coda simile struttura nota come flagelli
Batteri Gram Positivi
i batteri Gram-positivi sono un gruppo di organismi che rientrano sotto il phylum Firmicutes (tuttavia, alcune specie hanno un Gram negativi struttura della parete cellulare).,
Rispetto ai batteri Gram negativi, questo gruppo di batteri è caratterizzato dalla loro capacità di trattenere la macchia primaria (viola cristallina) durante la colorazione Gram (dando un risultato positivo).
Alcuni esempi di batteri Gram positivi sono:
Staphylococcus (ad esempio, Staphylococcus aureus) e Streptococco batteri (ad es., Streptococcus pyogenes) – sono batteri cocchi (sferici) responsabili di una serie di malattie negli esseri umani
Mentre lo Staphylococcus aureus può causare infezioni piogene come l’artrite settica, lo Streptococcus pyogenes è responsabile di infezioni come cellulite, tonsillite e febbre reumatica. Rispetto ad alcuni dei batteri bacilli, i batteri sono non mobili (mancanza di organi di motilità come flagelli) e non formano spore.,
Bacilli gram positivi-includono batteri come Clostridi, Bacilli e Listeria tra gli altri. Mentre alcune delle specie sono caratterizzate dalla loro capacità di produrre spore (ad esempio Clostridi), altre come Listeria non lo fanno. Negli esseri umani, questi organismi sono responsabili di una serie di malattie
Ad esempio, il Bacillus anthracis ha dimostrato di causare l’antrace negli esseri umani (raro negli esseri umani ma comune negli animali).,
* Alcuni bacilli Gram positivi usano flagelli per il movimento (ad esempio Listeria monocytogenes).,
Caratteristiche di Batteri Gram Positivi
La parete cellulare dei batteri Gram-positivi è composto da un numero di componenti importanti, che comprendono:
Peptidoglicano
si Trova al di fuori della membrana citoplasmatica della maggior parte dei batteri, il peptidoglicano è uno dei principali componenti della parete cellulare batterica., Per la maggior parte, serve a mantenere l’integrità cellulare dell’organismo resistendo alla pressione del turgore.
Inoltre, contribuisce alla forma generale di una cella oltre a fornire supporto per vari componenti della cella. Nei batteri Gram positivi, il peptidoglicano costituisce tra 50 e 90 della parete cellulare (tra 20 e 80 nm di spessore). Racchiudendo la membrana plasmatica, fornisce uno strato protettivo che protegge la cellula dalla lisi.,
Main components of peptidoglycan include:
· Glycan chains consisting of N-acetylglucosamine and N-acetylmuramic acid linked by β-1,4 bonds.,
· catene Peptidiche – in peptidoglicano sono collegati a N-acetylmuramic acido da legami covalenti
* Oltre il peptidoglicano strati, la parete cellulare dei batteri Gram-positivi è stato anche dimostrato che contengono polisaccaridi molecole. Alcuni dei migliori esempi di questi polimeri accessori includono polisaccaridi C trovati nella parete cellulare dei batteri streptococchi e peptidoglicolipidi e glicolipidi trovati nella parete cellulare dei micobatteri.,
* A seconda della specie, le catene peptidiche possono variare in composizione. Ad esempio, mentre le catene peptidiche sono direttamente reticolate attraverso brevi catene di aminoacidi, altre tendono ad essere indirettamente reticolate.
* Il peptidoglicano è in uno stato dinamico per tutta la durata della vita dei batteri.,
Acido Teichoic
a parte il peptidoglicano strati, la parete cellulare è costituito anche da molecole conosciute come teichoic acidi (poliolo fosfato di polimeri). Qui, queste molecole formano strati che corrono perpendicolarmente ai fogli di peptidoglicano. Mentre si trovano solo nei batteri Gram positivi, gli acidi teichoici si trovano solo in alcune cellule di questo gruppo.,
Generalmente, sono composti da ribitolo / glicerolo che sono uniti tra loro da legami fosfodiesterici. Alcuni degli altri componenti di queste molecole includono glucosio, N-acetilglucosamina, N-acetilgalattosamina e D-alanina. Tuttavia, la quantità / livello di questi gruppi sostituenti varia da un gruppo all’altro.
Oltre ad essere legati covalentemente agli strati peptidoglicani, gli acidi teichoici possono anche essere ancorati alla membrana plasmatica situata sotto lo strato peptidoglicano.,
Mentre la funzione principale di queste molecole non è ben compresa, gli studi hanno dimostrato che i legami fosfodiesterici che collegano i monomeri dell’acido teichoico provocano la carica negativa complessiva della parete cellulare dei batteri Gram positivi.
* Mentre la funzione degli acidi teichoici non è completamente compresa, i ricercatori hanno suggerito che sono coinvolti nella regolazione e nella disposizione delle sottounità dell’acido muramico. È stato anche associato a proprietà antigeniche che attivano le cellule immunitarie date.,
Lipidi
Nella parete cellulare dei batteri Gram-positivi, il contenuto lipidico rappresenta meno del 5% della parete cellulare . Qui, queste molecole svolgono il ruolo di ancoraggio della membrana.
Batteri Gram Negativi
Come i batteri Gram-positivi, batteri Gram negativi sono ben distribuiti in ambienti diversi in tutto il mondo. Considerando che E., coli tra gli altri batteri Gram negativi si possono trovare nel tratto gastrointestinale, un certo numero di specie può essere trovato in ambienti marini.
Rispetto ai batteri Gram negativi, questi batteri non mantengono la macchia primaria e quindi appaiono rossi se osservati al microscopio.,
Alcuni esempi di batteri Gram negativi sono:
· Gram negativi cocci – Alcuni dei più comuni batteri Gram negativi cocci batteri sono membri del genere Neisseria (ad esempio, N. meningitidis e N. gonorrea) e Moraxella (ad esempio, M. catarrhalis). Negli esseri umani, questi batteri sono responsabili di malattie come la meningite (causata da N. meningitidis) e la broncopolmonite (causata da M. catarrhalis).,
· Coccibacilli gram negativi – Rispetto ai batteri Gram negativi, i coccibacilli gram negativi sono bastoncelli corti (cocci sferici intermedi e bacilli). Essi comprendono un certo numero di specie responsabili di malattie umane, tra cui; Haemophilus influenzae che causano ad polmonite, Haemophilus ducreyi che causa ulcerazione genitale e Acinetobacter specie in grado di causare tali malattie della ferita tra le altre malattie.,
· Bacilli gram negativi – Esistono diversi gruppi di batteri bacilli Gram negativi, inclusi quelli descritti come anaerobici o aerobici. Oltre a E. coli, alcuni degli altri batteri classificati come bacilli Gram negativi includono membri dei generi Fusobacterium e Bacteroides. Negli esseri umani, sono responsabili di una serie di malattie umane tra cui pleuropolmonare orale e infezioni nel tratto genitale femminile, tra gli altri.,
* Secondo studi, i batteri gram-negativi, guidati da E. coli, costituiscono oltre il 70% delle infezioni del tratto urinario. Vedere Analisi delle Urine
Caratteristiche dei Batteri Gram Negativi
Come per i batteri Gram-positivi, batteri Gram negativi contengono anche il peptidoglicano polimero nella loro parete cellulare., Mentre questo polimero è sottile (da 2 a 4 nanometri di spessore con solo circa 3 strati di peptidoglicano) nei batteri Gram negativi, è anche composto da lunghi filamenti di glicano che sono reticolati da molecole peptidiche. Questa composizione serve una serie di funzioni tra cui proteggere la cellula batterica dalla lisi.,
Sviluppo del peptidoglicano nei batteri Gram-negativi
Nei batteri Gram-negativi, è stato dimostrato che lo sviluppo del peptidoglicano inizia con polimerizzazione dei glicani. Qui, il polimero a base di carboidrati viene polimerizzato per formare fili costituiti da circa 100 subunità di disaccaride.
In E. coli, la distribuzione della lunghezza dei trefoli è ampia (composta da 20 a 30 unità di disaccaridi)., Tuttavia, questo dipende in gran parte da una serie di fattori tra cui le condizioni ambientali, i ceppi batterici e la fase di crescita tra pochi altri.
In alcuni di questi batteri, questa lunghezza può aumentare fino a oltre 80 unità di disaccaridi. I disaccaridi stessi sono legati covalentemente ai peptidi (avvolti intorno ai fili del glicano) che possono anche essere reticolati a quelli che emergono da altri fili del glicano.
* In E. coli, oltre l ‘ 80% del peptidoglicano esiste come monostrato.,
* Il peptidoglicano costituisce circa il 10% della parete cellulare nei batteri Gram negativi.
Rispetto ai batteri Gram positivi che mancano della membrana esterna, lo strato di peptidoglicano nei batteri Gram negativi è circondato da una membrana esterna. Per questo motivo, lo strato di peptidoglicano non è la parte più esterna della parete cellulare in questi organismi.,
Mentre è simile alla membrana plasmatica sotto diversi aspetti, i due sono diversi in un certo numero di modi. Ad esempio, rispetto alla membrana plasmatica della cellula (membrana interna), il lipide A dei lipopolisaccaridi, insieme ai fosfolipidi, produce il foglio esterno della struttura bi-strato della membrana esterna.
* Oltre al lipide, la membrana esterna contiene anche una proteina di membrana nota come porina. La disposizione di questa proteina regola il passaggio delle molecole attraverso la membrana.,
Lipopolisaccaridi
Uno dei più caratteristica di definizione di batteri Gram negativi è la presenza di diverse forme di un complesso di macromolecole conosciuto come il lipopolisaccaride (LPS), noto Anche come endotossine nei batteri Gram negativi. Sono particolarmente importanti per i batteri in quanto contribuiscono alla patogenesi degli organismi.,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)., Tuttavia, vari componenti della parete cellulare hanno anche una serie di altre importanti funzioni per l’organismo.
Ad esempio, i porini presenti nella parete cellulare sono assemblati in modo da creare canali regolativi sulla parete cellulare. Qui, queste proteine controllano / regolano il movimento delle molecole idrofile attraverso la membrana esterna dei batteri, consentendo solo molecole idrofile di peso molecolare inferiore a 600.,
Oltre alla regolazione del movimento del materiale attraverso la membrana esterna, la membrana esterna è anche coinvolta in una serie di funzioni tra cui la segnalazione di molecole e attività enzimatiche tra le altre.
Oltre a questi componenti, uno degli altri componenti importanti della membrana esterna nei batteri Gram negativi è uno strato di melma che copre la membrana. Coprendo la superficie di questa membrana, questa melma sciolta nasconde vari componenti (ad esempio antigeni) della membrana (che può attivare le cellule della cellula immunitaria).,
Nel processo, in quanto tale, protegge gli organismi nel corpo dell’ospite promuovendo la patogenesi. Oltre a proteggere i batteri dalle cellule immunitarie, questa sostanza impedisce anche la penetrazione di vari farmaci nella cellula contribuendo così alla resistenza ai farmaci tra alcune specie di batteri Gram negativi.
Oltre alla melma sciolta, alcune delle cellule (sia batteri Gram negativi che Gram positivi) hanno dimostrato di formare capsule (costituite da polisaccaridi viscosi ad alto peso molecolare) sulla loro superficie., Mentre la capsula si forma sulla superficie della membrana esterna nei batteri Gram negativi, si forma sullo spesso strato di peptidoglicano nei batteri Gram positivi.
In questi organismi, la capsula, che può avere uno spessore fino a 10um, incapsula le cellule che promuovono la virulenza. Come la melma sciolta, la capsula, che appare come un gel denso, non solo nasconde alcuni dei componenti situati sulla superficie cellulare dalle cellule immunitarie, ma aumenta anche la resistenza a un certo numero di farmaci.,
Colorazione Gram
Sviluppato da Hans Christian Gram, la tecnica di colorazione Gram è uno dei metodi più comunemente usati per differenziare tra batteri Gram-positivi e Gram-negativi.
Essenzialmente, ciò comporta l’uso di una macchia primaria (ad esempio crystal violet) e di una soluzione di iodio per produrre un complesso di iodio-colorante nel citoplasma dei batteri che consente di distinguere tra i due tipi di cellule dopo la decolorazione.,
In ambito clinico, ciò è particolarmente importante in quanto consente non solo di distinguere tra specie batteriche, ma anche di diagnosticare un’infezione.
Procedura
preparazione del Campione:
· l’Utilizzo di un paio di guanti e un ciclo sterile/stecca, creare una sottile pellicola (di striscio) del campione (ad es.,s
· con il 95 per cento di etanolo, delicatamente decolorare il pap – Stop una volta che la parte più sottile di striscio appare incolore
· lavare Delicatamente il vetrino con acqua
· coprire il vetrino con il secondario macchia (Safranin) per circa un minuto
· lasciare asciugare all’aria e poi vista al microscopio in olio da immersione
Ogni fase di preparazione del campione e la colorazione deve essere seguito con attenzione per ottenere buoni risultati., Ad esempio, il fissaggio del calore non solo denatura le celle, ma le aderisce anche alla diapositiva.
Se non correttamente fissato, le cellule possono essere facilmente lavati via durante il processo di colorazione. Inoltre, il surriscaldamento provoca danni alla struttura della cellula che influenzerebbe i risultati finali. Inoltre, un’eccessiva decolorazione può finire per rimuovere la macchia primaria.,
Struttura della parete cellulare e Gram Stain
Se visti al microscopio, i batteri Gram negativi e Gram positivi produrranno risultati diversi. Mentre i batteri gram positivi appariranno viola / viola (avendo mantenuto la macchia primaria: complesso colorante-iodio), i batteri Gram negativi appariranno rossi/pallidi perché non mantengono la macchia primaria. Queste differenze tra i due gruppi di batteri sono dovute alle differenze nella loro struttura della parete cellulare.,
Durante il processo di colorazione, la macchia primaria (crystal violet) e lo iodio di Gram si combinano per formare un complesso insolubile (crystal violet-iodine complex) all’interno della cellula. Quando viene aggiunto l’agente disidratante (95% di etanolo), disidrata la parete cellulare dei batteri Gram positivi causandone il restringimento (causando anche la chiusura dei pori).
Con i pori chiusi, il complesso insolubile è intrappolato nella cella., Nei batteri Gram negativi, l’etanolo penetra facilmente in questa superficie e dissolve i componenti lipidici della membrana esterna. Di conseguenza, il complesso di cristallo viola-iodio viene facilmente perso (rimosso) dalla cellula.
Durante il secondo ciclo di colorazione (utilizzando la macchia / controstenere secondaria: safranin) I batteri gram negativi si macchiano di rosso perché assumono il colore rosso del controstenere. Tuttavia, i batteri gram-positivi non occupano la controstintura dato che la macchia non interrompe la macchia primaria nelle cellule.,
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