översikt
för att identifiera grampositiva och gramnegativa bakterier används ett antal tillvägagångssätt för att klassificera/identifiera organismer. I klinisk mikrobiologi är fenotypiska typningssystem (särskilt Gramfärgning) några av de vanligaste och mest effektiva teknikerna för bakterienidentifiering.,
upptäcktes 1884, Gram stain teknik har visat sig vara en av de mest användbara fenotypiska klassificeringssystem genom vilka bakterier kan identifieras baserat på deras färgningsegenskaper och allmän morfologi. Med hjälp av denna teknik klassificeras bakterier som antingen Gram-positiva eller Gram-negativa.,iv id=”fc46f07a99″>skillnaden mellan de två grupperna är ett resultat av ett antal kemiska/ytstrukturer som inkluderar:
- Teichoesyror
- lipopolysackarider
- peptidoglykaner
- lipoteichoic syror
* medan gram-positiva och gram-negativa bakterier är av klinisk betydelse, är inte alla bakterier i dessa grupper skadliga/orsakar sjukdom.,
bakterier
bakterier är encelliga prokaryoter allestädes närvarande i naturen. Som sådan kan de hittas i olika typer av miljöer (allt från vatten till de heta klipporna i Mojaveöknen).
I dessa miljöer kan bakterier existera som fritt levande organismer (göra sin egen mat eller mata på död organiskt material etc), i symbios med andra organismer (t. ex., Zoamastogopera finns i matsmältningssystemet av termiter) eller som parasitiska organismer som kan orsaka skada och sjukdom i sina värdar.
* bakterier tros ha varit de första levande organismerna på jorden.
* medan bakterier kan orsaka sjukdom, är de också användbara inom medicin, mat och andra industrier.
* bakterier är varken växter eller djur.,pirilli)
· deras vägg består av peptidoglykan
· vissa bakterier rör sig med hjälp av en tail-liknande struktur som kallas flagella
grampositiva bakterier
grampositiva bakterier är en grupp av organismer som faller under stammen Firmicutes (men några arter har en gramnegativ cellväggstruktur).,
jämfört med gramnegativa bakterier kännetecknas denna grupp av bakterier av deras förmåga att behålla den primära fläcken (kristallviolett) under Gramfärgning (vilket ger ett positivt resultat).
några exempel på grampositiva bakterier inkluderar:
Staphylococcus (t. ex. Staphylococcus aureus) och Streptococcus bakterier (t. ex., Streptococcus pyogenes) – är kockerbakterier (sfäriska) ansvariga för ett antal sjukdomar hos människor
medan Staphylococcus aureus kan orsaka sådana pyogena infektioner som septisk artrit, Streptococcus pyogenes är ansvariga för sådana infektioner som cellulit, tonsillit och reumatisk feber. Jämfört med några av bacillerbakterierna är bakterier icke-rörliga (saknar motilitetsorgan som flagella) och bildar inte sporer.,
grampositiva baciller – inkludera sådana bakterier som Clostridia, Bacillus och Listeria bland annat. Medan vissa av arterna kännetecknas av deras förmåga att producera sporer (t.ex. Clostridia), gör andra som Listeria inte. Hos människor är dessa organismer ansvariga för ett antal sjukdomar
till exempel har Bacillus anthracis visat sig orsaka mjältbrand hos människor (sällsynt hos människor men vanligt hos djur).,
* några av grampositiva baciller använder flagella för rörelse (t.ex. Listeria monocytogenes).,
egenskaper hos grampositiva bakterier
cellväggen hos grampositiva bakterier består av ett antal viktiga komponenter som inkluderar:
peptidoglykan
placerad utanför det cytoplasmiska membranet hos de flesta bakterier är peptidoglykan en av huvudkomponenterna i bakteriecellväggen., För det mesta tjänar det till att upprätthålla organismens cellintegritet genom att motstå turgortryck.
dessutom bidrar det till den allmänna formen av en cell förutom att ge stöd för olika komponenter i cellen. I grampositiva bakterier utgör peptidoglykan mellan 50 och 90 av cellväggen (mellan 20 och 80 nm i tjocklek). Genom att omsluta plasmamembranet ger det ett skyddande skikt som skyddar cellen från Lys.,
Main components of peptidoglycan include:
· Glycan chains consisting of N-acetylglucosamine and N-acetylmuramic acid linked by β-1,4 bonds.,
· peptidkedjor – i peptidoglykan är kopplade till n-acetylmuraminsyra genom kovalenta bindningar
* bortsett från peptidoglykanskikten, cellväggen av grampositiva bakterier har också visat sig innehålla polysackaridmolekyler. Några av de bästa exemplen på dessa tillbehörspolymerer inkluderar C-polysackarider som finns i cellväggen av streptokocker bakterier och peptidoglykolipider och glykolipider som finns i cellväggen av mykobakterier.,
* beroende på arten kan peptidkedjor variera i kompositioner. Till exempel, medan peptidkedjorna är direkt tvärbundna genom korta aminosyrakedjor, tenderar andra att vara indirekt tvärbundna.
* peptidoglykan är i ett dynamiskt tillstånd under bakteriens livslängd.,
Teichoesyra
bortsett från peptidoglykanskikten består cellväggen också av molekyler som är kända som t.ex. teichoesyror (polyolfosfatpolymerer). Här bildar dessa molekyler skikt som löper vinkelrätt mot peptidoglykanplåtarna. Medan de bara finns i Gram-positiva bakterier finns teichoesyror endast i vissa celler i denna grupp.,
I allmänhet består de av ribitol / glycerol som förenas med varandra genom fosfodiesterbindningar. Några av de andra komponenterna i dessa molekyler innefattar glukos, N-acetylglukosamin, n-acetylgalaktosamin och D-alanin. Mängden / nivån för dessa substituentgrupper varierar dock från en grupp till en annan.
förutom att de är kovalent kopplade till peptidoglykanskikten kan teichoesyrorna också förankras till plasmamembranet som ligger under peptidoglykanskiktet.,
medan huvudfunktionen hos dessa molekyler inte är väl förstådd har studier visat fosfodiesterbindningarna som förbinder monomererna av teichoesyra för att resultera i den totala negativa laddningen av cellväggen hos Gram-positiva bakterier.
* medan funktionen av teichoesyror inte är helt förstådd har forskare föreslagit att de är involverade i reglering och arrangemang av muraminsyraunderenheter. Det har också associerats med antigena egenskaper som aktiverar givna immunceller.,
lipider
I cellväggen hos grampositiva bakterier utgör lipidinnehållet mindre än 5 procent av cellväggen. Här spelar dessa molekyler rollen som förankring av membranet.
gramnegativa bakterier
som grampositiva bakterier är gramnegativa bakterier också väl fördelade i olika miljöer över hela världen. Medan E., coli bland andra gramnegativa bakterier finns i mag-tarmkanalen, ett antal arter finns i marina miljöer.
jämfört med gramnegativa bakterier behåller dessa bakterier inte den primära fläcken och uppträder sålunda röd när de ses under mikroskopet.,
några exempel på gramnegativa bakterier är:
· gramnegativa kocker – några av de vanligaste gramnegativa kockbakterierna är medlemmar av släktet Neisseria (t.ex. N. meningitidis och N. gonorré) och Moraxella (t. ex. M. catarrhalis). Hos människor är dessa bakterier ansvariga för sådana sjukdomar som meningit (orsakad av N. meningitidis) och bronkopneumoni (orsakad av M. catarrhalis).,
· gramnegativa koccibaciller – jämfört med gramnegativa kockerbakterier, gramnegativa koccibaciller är korta stavar (intermediärer sfäriska kocker och bacillerstavar). De omfattar ett antal arter som är ansvariga för mänskliga sjukdomar inklusive; Haemophilus influenzae som orsakar ad lunginflammation, Haemophilus ducreyi som orsakar genital sårbildning och Acinetobacter arter som kan orsaka sådana sår sjukdomar bland andra sjukdomar.,
· gramnegativa baciller – det finns olika grupper av gramnegativa bacillibakterier inklusive de som beskrivs som anaeroba eller aeroba. Bortsett från E. coli, några av de andra bakterierna klassificeras som gramnegativa baciller inkluderar medlemmar av släktena Fusobacterium och Bacteroides. Hos människor är de ansvariga för ett antal mänskliga sjukdomar, inklusive orala pleuropulmonala och infektioner i bland annat kvinnliga könsorgan.,
* enligt studier utgör gramnegativa bakterier, ledda av E. coli, över 70 procent av urinvägsinfektioner. Se urinanalys
egenskaper hos gramnegativa bakterier
som med grampositiva bakterier innehåller gramnegativa bakterier också peptidoglykanpolymeren i sin cellvägg., Medan denna polymer är tunn (2 till 4 nanometer i tjocklek med bara cirka 3 lager av peptidoglykan) i gramnegativa bakterier, består den också av långa glykansträngar som är tvärbundna av peptidmolekyler. Denna komposition tjänar ett antal funktioner, inklusive skydd av bakteriecellen från Lys.,
utveckling av peptidoglykan i gramnegativa bakterier
I gramnegativa bakterier har utvecklingen av peptidoglykan visat sig börja med polymeriseringen av glykaner. Här polymeriseras den kolhydratbaserade polymeren för att bilda strängar bestående av cirka 100 subenheter av disackarid.
I E. coli är längdfördelningen av strängarna bred (bestående av mellan 20 och 30 enheter disackarider)., Detta är dock till stor del beroende av ett antal faktorer, inklusive miljöförhållanden, bakteriestammar och tillväxtfasen bland några andra.
I vissa av dessa bakterier kan denna Längd öka till över 80 disackaridenheter. Disackariderna själva är kovalent kopplade till peptider (lindade runt glykansträngarna) som också kan vara tvärbundna till de som kommer från andra glykansträngar.
* I E. coli finns över 80 procent av peptidoglykan som ett monoskikt.,
* peptidoglykan utgör cirka 10 procent av cellväggen i gramnegativa bakterier.
jämfört med grampositiva bakterier som saknar det yttre membranet är peptidoglykanskiktet i gramnegativa bakterier omgivet av ett yttre membran. Av denna anledning är peptidoglykanskiktet inte den yttersta delen av cellväggen i dessa organismer.,
medan det liknar plasmamembranet i flera avseenden är de två olika på ett antal sätt. Till exempel, jämfört med plasmamembranet av cellen (inre membranet), Lipid A av lipopolysackarider, tillsammans med fosfolipider producerar den yttre broschyren av bi-skiktstrukturen av det yttre membranet.
* förutom lipiden innehåller det yttre membranet också ett membranprotein som kallas porin. Arrangemang av detta protein reglerar passagen av molekyler över membranet.,
lipopolysackarider
en av de mest definierande egenskaperna hos gramnegativa bakterier är närvaron av olika former av en komplex makromolekyl som kallas lipopolysackarid (LPS) – även känd som endotoxiner i gramnegativa bakterier. De är särskilt viktiga för bakterier genom att de bidrar till organismernas patogenes.,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)., Emellertid har olika komponenter i cellväggen också ett antal andra viktiga funktioner för organismen.
till exempel monteras poriner som finns i cellväggen på ett sätt som skapar regulativa kanaler på cellväggen. Här kontrollerar/reglerar dessa proteiner rörelsen av hydrofila molekyler över bakteriens yttre membran, vilket endast tillåter hydrofila molekyler med molekylvikter under 600.,
förutom reglering av materialrörelse över det yttre membranet är det yttre membranet också involverat i ett antal funktioner inklusive molekylsignalering samt enzymaktivitet bland annat.
förutom dessa komponenter är en av de andra viktiga komponenterna i det yttre membranet i gramnegativa bakterier ett slimskikt som täcker membranet. Genom att täcka ytan av detta membran döljer denna lösa slem olika komponenter (t.ex. antigener) i membranet (som kan aktivera celler i immuncellen).,
I processen skyddar den organismerna i värdens kropp samtidigt som den främjar patogenes. Förutom att skydda bakterierna från immunceller förhindrar detta ämne också penetrering av olika läkemedel i cellen vilket bidrar till läkemedelsresistens bland vissa arter av gramnegativa bakterier.
förutom lös slem har vissa av cellerna (både gramnegativa och grampositiva bakterier) visats bilda kapslar (bestående av viskösa polysackarider med hög molekylvikt) på ytan., Medan kapseln bildas på ytan av det yttre membranet i gramnegativa bakterier bildas den på det tjocka peptidoglykanskiktet i Gram-positiva bakterier.
I dessa organismer, kapseln, som kan vara upp till 10um i tjocklek, inkapslade cellerna som främjar virulens. Liksom den lösa slimen döljer kapseln, som framträder som en tjock gel, inte bara några av de komponenter som finns på cellytan från immunceller utan ökar också motståndet mot ett antal droger.,
Gramfärgning
utvecklad av Hans Christian Gram, Gram stain technique är en av de vanligaste metoderna för differentiering mellan Gram-positiva och gramnegativa bakterier.
I huvudsak innebär detta användning av en primär fläck (t.ex. kristallviolett) samt jodlösning för att producera ett jodfärgskomplex i bakteriens cytoplasma som gör det möjligt att skilja mellan de två typerna av celler efter avfärgning.,
I en klinisk miljö är detta särskilt viktigt eftersom det gör det möjligt att inte bara skilja mellan bakteriearter utan också för att diagnostisera en infektion.
procedur
provberedning:
· använd ett par handskar och en steril slinga / splint, skapa en tunn film (smet) av provet (t. ex.,s
· använd 95 procent etanol, avkolorisera försiktigt smeten – Stop när den tunnaste delen av smeten verkar färglös
· tvätta försiktigt bilden med vatten
· översvämma bilden med sekundärfläcken (Safranin) i ungefär en minut
· låt bilden lufttorka och se under mikroskopet under oljedimmering
varje steg i provberedning och färgning bör noggrant följas för att få bra resultat., Till exempel, värmefixering inte bara denaturerar cellerna, men också vidhäftar dem till bilden.
om det inte är ordentligt fixerat kan cellerna lätt tvättas bort under färgningsprocessen. Överhettning orsakar också skador på cellens struktur vilket skulle påverka slutresultatet. Dessutom kan överdriven avfärgning sluta ta bort den primära fläcken.,
Cellväggstruktur och gramfläck
när det ses under mikroskopet kommer gramnegativa och grampositiva bakterier att ge olika resultat. Medan grampositiva bakterier kommer att visas lila / violett (efter att ha behållit den primära fläcken: färgämne-jodkomplex), kommer gramnegativa bakterier att visas röda/bleka eftersom de inte behåller den primära fläcken. Dessa skillnader mellan de två grupperna av bakterier beror på skillnaderna i deras cellväggstruktur.,
under färgningsprocessen kombineras primärfläcken (kristallviolett) och grams jod för att bilda ett olösligt komplex (kristallviolett-jodkomplex) inuti cellen. När dehydratiseringsmedlet (95 procent etanol) tillsätts, dehydrerar det cellväggen av Gram-positiva bakterier som orsakar att den krymper (vilket också orsakar porerna att stänga).
med porerna stängda är det olösliga komplexet fångat i cellen., I gramnegativa bakterier tränger etanol lätt in i denna yta och löser upp lipidkomponenterna i det yttre membranet. Som ett resultat är kristallviolettjodkomplexet lätt förlorat (avlägsnat) från cellen.
under den andra omgången av färgning (med hjälp av den sekundära fläcken / counterstain: safranin) gramnegativa bakterier fläckar rött eftersom de tar in den röda färgen på counterstain. Grampositiva bakterier tar emellertid inte upp motparten med tanke på att fläcken inte stör den primära fläcken i cellerna.,
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, och Ned S.
Wingreen. (2008). Cellform och cellväggorganisationi gramnegativa bakterier.
Marie-Pierre Chapot-Chartier och Saulius Kulakauskas. (2014). Cellväggstruktur och funktion i mjölksyrabakterier.
Omeed Sizar; Chandrashekhar G. Unakal. (2019). Gram-Positiva Bakterier.
Yunusa Thairu, Idris Abdullahi Nasir, Yahaya Usman. (2014)., Laboratory perspective of gram staining and its significance in investigations of infectious diseases.
Links