bakterie Gram-dodatnie
bakterie Gram-dodatnie są grupą organizmów, które należą do phyllum Firmicutes (jednak kilka gatunków ma gram-ujemną strukturę ściany komórkowej).,
w porównaniu do bakterii Gram-ujemnych, ta grupa bakterii charakteryzuje się zdolnością do zatrzymywania pierwotnej plamy (fiolet krystaliczny) podczas barwienia grama (dając wynik dodatni).
niektóre przykłady bakterii Gram-dodatnich to:
gronkowce (np. Staphylococcus aureus) i bakterie Streptococcus (np., Streptococcus pyogenes) – to bakterie kokcy (kuliste) odpowiedzialne za szereg chorób u ludzi
podczas gdy Staphylococcus aureus może powodować takie zakażenia pyogenne jak septyczne zapalenie stawów, Streptococcus pyogenes są odpowiedzialne za takie infekcje jak zapalenie tkanki łącznej, zapalenie migdałków i gorączka reumatyczna. W porównaniu do niektórych bakterii bacilli, bakterie nie są ruchliwe (brak narządów ruchliwości, takich jak wici) i nie tworzą zarodniki.,
bakterie Gram – dodatnie-obejmują między innymi bakterie Clostridia, Bacillus i Listeria. Podczas gdy niektóre gatunki charakteryzują się zdolnością do wytwarzania zarodników (np. Clostridia), inne jak Listeria nie. U ludzi organizmy te są odpowiedzialne za wiele chorób
na przykład wykazano, że Bacillus anthracis powoduje wąglik u ludzi (rzadko u ludzi, ale często u zwierząt).,
* niektóre bakterie Gram-dodatnie wykorzystują wiciowce do przemieszczania się (np. Listeria monocytogenes).,
charakterystyka bakterii Gram-dodatnich
ściana komórkowa bakterii Gram-dodatnich składa się z wielu ważnych składników, do których należą:
peptydoglikan
znajduje się poza błoną cytoplazmatyczną większości bakterii, peptydoglikan jest jednym z główne składniki ściany komórkowej bakterii., W przeważającej części służy do utrzymania integralności komórkowej organizmu przez wytrzymanie ciśnienia turgor.
ponadto przyczynia się do ogólnego kształtu komórki, oprócz zapewnienia wsparcia dla różnych składników komórki. U bakterii Gram-dodatnich peptydoglikan tworzy od 50 do 90 ścianek komórkowych (od 20 do 80 nm grubości). Zamykając błonę plazmową, zapewnia warstwę ochronną, która chroni komórkę przed Lizą.,
Main components of peptidoglycan include:
· Glycan chains consisting of N-acetylglucosamine and N-acetylmuramic acid linked by β-1,4 bonds.,
· łańcuchy peptydowe – w peptydoglikanie są połączone z kwasem N-acetylomuraminowym wiązaniami kowalencyjnymi
* oprócz warstw peptydoglikanu, ściana komórkowa bakterii Gram-dodatnich również zawiera cząsteczki polisacharydów. Niektóre z najlepszych przykładów tych dodatkowych polimerów obejmują polisacharydy C znajdujące się w ścianie komórkowej bakterii paciorkowców i peptydoglikolipidy i glikolipidy znajdujące się w ścianie komórkowej prątków.,
* w zależności od gatunku łańcuchy peptydowe mogą różnić się składem. Na przykład, podczas gdy łańcuchy peptydowe są bezpośrednio usieciowane przez krótkie łańcuchy aminokwasów, inne wydają się być pośrednio usieciowane.
* peptydoglikan jest w stanie dynamicznym przez cały okres życia bakterii.,
kwas Teichoic
poza warstwami peptydoglikanu, ściana komórkowa składa się również z cząsteczek znanych jako kwasy teichoic (polimery poliolofosforanu). Tutaj cząsteczki te tworzą warstwy, które biegną prostopadle do arkuszy peptydoglikanu. Chociaż występują one tylko u bakterii Gram-dodatnich, kwasy teichoic znajdują się tylko w niektórych komórkach tej grupy.,
zasadniczo składają się z rybitolu/glicerolu, które są połączone ze sobą wiązaniami fosfodiestrowymi. Niektóre z innych składników tych cząsteczek obejmują glukozę, N-acetyloglukozaminę, N-acetylogalaktozaminę i D-alaninę. Jednak ilość / poziom tych grup substytucyjnych różni się w zależności od grupy.
poza tym, że są kowalencyjnie połączone z warstwami peptydoglikanu, kwasy teichoic mogą być również zakotwiczone w błonie plazmatycznej znajdującej się poniżej warstwy peptydoglikanu.,
chociaż główna funkcja tych cząsteczek nie jest dobrze poznana, badania wykazały, że wiązania fosfodiestrowe łączące monomery kwasu teichoic powodują ogólny ujemny ładunek ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich.
* chociaż funkcja kwasów teichoic nie jest w pełni poznana, naukowcy zasugerowali, że biorą one udział w regulacji i układaniu podjednostek kwasu muramowego. Jest również związany z właściwościami antygenowymi, które aktywują dane komórki odpornościowe.,
lipidy
w ścianie komórkowej bakterii Gram-dodatnich zawartość lipidów stanowi mniej niż 5 procent ściana komórkowa. Tutaj cząsteczki te odgrywają rolę zakotwiczenia błony.
bakterie Gram-ujemne
podobnie jak bakterie Gram-dodatnie, bakterie Gram-ujemne są również dobrze rozmieszczone w różnych środowiskach na całym świecie. E., coli wśród innych bakterii Gram-ujemnych można znaleźć w przewodzie pokarmowym, wiele gatunków można znaleźć w środowiskach morskich.
w porównaniu do bakterii Gram-ujemnych, bakterie te nie zachowują pierwotnej plamy, a tym samym pojawiają się czerwone, gdy oglądane pod mikroskopem.,
niektóre przykłady bakterii Gram – ujemnych obejmują:
· Gram-ujemne cocci-niektóre z najczęstszych Gram-ujemnych bakterii cocci obejmują członków rodzaju Neisseria (np. N. meningitidis i N. gonorrhea) i Moraxella (np. M. catarrhalis). U ludzi bakterie te są odpowiedzialne za takie choroby jak zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych (wywołane przez N. meningitidis) i bronchopneumonia (wywołane przez M. catarrhalis).,
· Gram – ujemne coccibacilli-w porównaniu do bakterii Gram-ujemnych Coccibacilli, Gram-ujemne Coccibacilli są krótkimi prętami (półprodukty kuliste cocci i prętów prętów). Należą do nich wiele gatunków odpowiedzialnych za choroby człowieka, w tym; Haemophilus influenzae, które powodują zapalenie płuc, Haemophilus ducreyi, który powoduje owrzodzenie narządów płciowych i Acinetobacter gatunków zdolnych do wywoływania takich chorób ran wśród innych chorób.,
· bakterie Gram – ujemne-istnieją różne grupy bakterii Gram-ujemnych, w tym te opisane jako beztlenowe lub tlenowe. Oprócz E. coli, niektóre z innych bakterii klasyfikowanych jako bakterie Gram-ujemne należą do rodzajów Fusobacterium i Bacteroides. U ludzi są one odpowiedzialne za wiele chorób ludzkich, w tym między innymi pleuropulmonary jamy ustnej i infekcje w żeńskich drogach płciowych.,
* według badań, bakterie Gram-ujemne, prowadzone przez E. coli, stanowią ponad 70 procent zakażeń dróg moczowych. Patrz Analiza moczu
charakterystyka bakterii Gram-ujemnych
podobnie jak w przypadku bakterii Gram-dodatnich, bakterie Gram-ujemne zawierają również polimer peptydoglikanu w ścianie komórkowej., Podczas gdy ten polimer jest cienki (2 do 4 nanometrów grubości z zaledwie około 3 warstw peptydoglikanu) w Gram-ujemnych bakterii, to również składa się z długich nici glikanu, które są usieciowane przez cząsteczki peptydu. Kompozycja ta spełnia szereg funkcji, w tym ochronę komórki bakteryjnej przed Liz.,
rozwój peptydoglikanu u bakterii Gram-ujemnych
u bakterii Gram-ujemnych wykazano, że rozwój peptydoglikanu zaczyna się od polimeryzacja glikanów. Tutaj polimer na bazie węglowodanów jest polimeryzowany, tworząc nici składające się z około 100 podjednostek disacharydu.
u E. coli rozkład długości nici jest szeroki (składa się z od 20 do 30 jednostek disacharydów)., Jest to jednak w dużej mierze zależne od wielu czynników, w tym warunków środowiskowych, szczepów bakterii i fazy wzrostu wśród kilku innych.
u niektórych z tych bakterii Długość ta może wzrosnąć do ponad 80 jednostek disacharydów. Same disacharydy są kowalencyjnie połączone z peptydami (nawijanymi wokół nici glikanu), które mogą być również usieciowane z tymi, które wyłaniają się z innych nici glikanu.
* w E. coli ponad 80 procent peptydoglikanu istnieje jako jednowarstwowa.,
* Peptydoglikan stanowi około 10 procent ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych.
w porównaniu do bakterii Gram-dodatnich, które nie posiadają błony zewnętrznej, warstwa peptydoglikanu w bakteriach Gram-ujemnych jest otoczona błoną zewnętrzną. Z tego powodu warstwa peptydoglikanu nie jest najbardziej wysuniętą częścią ściany komórkowej tych organizmów.,
chociaż jest podobny do błony plazmowej pod kilkoma względami, oba różnią się pod wieloma względami. Na przykład, w porównaniu z błoną plazmową komórki (błona wewnętrzna), Lipid a Lipopolisacharydów, wraz z fosfolipidów wytwarzają zewnętrzną ulotkę dwuwarstwowej struktury błony zewnętrznej.
* oprócz lipidów, błona zewnętrzna zawiera również białko błonowe znane jako porin. Układ tego białka reguluje Przejście cząsteczek przez błonę.,
lipopolisacharydy
jedną z najbardziej definiujących cech bakterii Gram – ujemnych jest obecność różnych form złożonych makrocząsteczek znanych jako lipopolisacharyd (LPS) – znany również jako endotoksyny w bakteriach Gram-ujemnych. Są one szczególnie ważne dla bakterii, ponieważ przyczyniają się do patogenezy organizmów.,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)., Jednak różne składniki ściany komórkowej mają również szereg innych ważnych funkcji dla organizmu.
na przykład poryny obecne w ścianie komórkowej są montowane w sposób, który tworzy regulacyjne kanały na ścianie komórkowej. W tym przypadku białka te kontrolują / regulują ruch hydrofilowych cząsteczek przez zewnętrzną błonę bakterii, dopuszczając tylko hydrofilowe cząsteczki o masie cząsteczkowej poniżej 600.,
oprócz regulacji ruchu materiału przez błonę zewnętrzną, błona zewnętrzna jest również zaangażowana w szereg funkcji, w tym sygnalizacji cząsteczkowej, a także aktywności enzymów, między innymi.
oprócz tych składników, jednym z innych ważnych składników błony zewnętrznej u bakterii Gram-ujemnych jest warstwa śluzu, która pokrywa membranę. Pokrywając powierzchnię tej błony, ten luźny śluz ukrywa różne składniki (np. antygeny) błony (które mogą aktywować komórki komórki odpornościowej).,
w procesie, jako taki, chroni organizmy w organizmie gospodarza, jednocześnie promując patogenezę. Oprócz ochrony bakterii przed komórkami odpornościowymi, substancja ta zapobiega również przenikaniu różnych leków do komórki, przyczyniając się do lekooporności wśród niektórych gatunków bakterii Gram-ujemnych.
oprócz luźnego śluzu, niektóre komórki (zarówno bakterie Gram-ujemne, jak i Gram-dodatnie) tworzą na swojej powierzchni kapsułki (składające się z lepkich polisacharydów o dużej masie cząsteczkowej)., Podczas gdy kapsułka powstaje na powierzchni błony zewnętrznej u bakterii Gram-ujemnych, powstaje na grubej warstwie peptydoglikanu u bakterii Gram-dodatnich.
w tych organizmach kapsuła, która może mieć do 10um grubości, otaczała komórki promując zjadliwość. Podobnie jak luźny śluz, kapsułka, która pojawia się jako gruby żel, nie tylko ukrywa niektóre składniki znajdujące się na powierzchni komórki z komórek odpornościowych, ale także zwiększa odporność na szereg leków.,
barwienie grama
opracowana przez Hansa Christiana grama technika barwienia Grama jest jedną z najczęściej stosowanych metod rozróżniania bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych.
zasadniczo polega to na użyciu pierwotnej plamy (np. fioletu krystalicznego), a także roztworu jodu do wytworzenia kompleksu barwnika jodu w cytoplazmie bakterii, który umożliwia rozróżnienie między dwoma typami komórek po odbarwieniu.,
w warunkach klinicznych jest to szczególnie ważne, ponieważ umożliwia nie tylko rozróżnianie gatunków bakterii, ale także diagnozowanie infekcji.
procedura
przygotowanie próbki:
· używając pary rękawiczek i sterylnej pętli/szyny, utwórz cienką warstwę (rozmaz) próbki (np.,s
· przy użyciu 95% etanolu, delikatnie odbarwiać rozmaz – Stop, gdy najcieńsza część rozmazu wydaje się bezbarwna
· delikatnie umyć szkiełko wodą
· zalać szkiełko wtórną plamą (safranin) przez około minutę
· pozostawić szkiełko do wyschnięcia na powietrzu, a następnie obejrzeć pod mikroskopem w zanurzeniu w oleju
każdy etap przygotowania próbki i barwienia powinien być dokładnie przestrzegany w celu uzyskania dobrych wyników., Na przykład mocowanie termiczne nie tylko denaturuje komórki, ale także przylega je do szkiełka.
jeśli nie jest prawidłowo ustalona, komórki można łatwo zmyć podczas procesu barwienia. Ponadto przegrzanie powoduje uszkodzenie struktury komórki, co miałoby wpływ na wyniki końcowe. Również nadmierna odbarwianie może skończyć się usunięciem pierwotnej plamy.,
struktura ściany komórkowej i plamy Gram
patrząc pod mikroskopem, bakterie Gram-ujemne i Gram-dodatnie dają różne wyniki. Podczas gdy bakterie Gram-dodatnie pojawią się fioletowo / fioletowo(zachowując pierwotną plamę: kompleks dye-JOD), bakterie Gram-ujemne pojawią się na Czerwono / blado, ponieważ nie zachowują pierwotnej plamy. Te różnice między dwiema grupami bakterii wynikają z różnic w strukturze ich ściany komórkowej.,
podczas procesu barwienia pierwotna plama (fiolet krystaliczny) i jod grama łączą się w nierozpuszczalny kompleks (Kompleks fiolet krystaliczny-JOD) wewnątrz komórki. Po dodaniu środka odwadniającego (95 procent etanolu) odwadnia ścianę komórkową bakterii Gram-dodatnich, powodując jej kurczenie (również powodując zamknięcie porów).
przy zamkniętych porach nierozpuszczalny kompleks jest uwięziony w komórce., U bakterii Gram-ujemnych Etanol łatwo przenika do tej powierzchni i rozpuszcza lipidowe składniki błony zewnętrznej. W rezultacie kompleks krystaliczny fiolet-jod jest łatwo tracony (usuwany) z komórki.
podczas drugiej rundy barwienia (przy użyciu wtórnej plamy / kontrastówki: safranin) bakterie Gram-ujemne zabarwiają się na czerwono, ponieważ przyjmują czerwony kolor kontrastówki. Jednak bakterie Gram-dodatnie nie przyjmują kontrastów, biorąc pod uwagę, że plama nie zakłóca pierwotnej plamy w komórkach.,
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, Ranjan Mukhopadhyayb, Bingni Wena, Zemer Gitaia i Ned S.
Wingreen. (2008). Kształt komórki i organizacja ściany komórkowej w bakteriach Gram-ujemnych.
Marie-Pierre Chapot-Chartier i Saulius Kulakauskas. (2014). Budowa i funkcjonowanie ściany komórkowej bakterii kwasu mlekowego.
Omeed Sizar; Chandrashekhar G. Unakal. (2019). Bakterie Gram-Dodatnie.
Yunusa Thairu, Idris Abdullahi Nasir, Yahaya Usman. (2014)., Laboratory perspective of gram staining and its significance in investigations of infectious diseases.
Links