Θετικό κατά Gram vs. Αρνητικά βακτήρια Gram

Πλέον βακτήρια ταξινομούνται σε δύο ευρείες κατηγορίες: θετικό κατά Gram και αρνητικό κατά Gram. Αυτές οι κατηγορίες βασίζονται στο δικό τους κυτταρικό τοίχωμα σύνθεση και αντίδραση στο Δοκιμή βαφής Gram. Η μέθοδος χρώσης Gram, που αναπτύχθηκε από τον Hans Christian Gram, ταυτοποιεί τα βακτήρια με βάση την αντίδραση των κυτταρικών τοιχωμάτων τους σε συγκεκριμένες βαφές και χημικές ουσίες.

Οι διαφορές μεταξύ Gram θετικών και Gram αρνητικών βακτηριδίων σχετίζονται κυρίως με τη σύνθεση των κυτταρικών τοιχωμάτων τους. Τα θετικά κατά Gram βακτήρια έχουν κυτταρικά τοιχώματα που αποτελούνται κυρίως από μια ουσία μοναδική για βακτηρίδια γνωστά ως πεπτιδογλυκάνη, ή murein. Αυτά τα βακτήρια λεκιάζουν μοβ μετά από χρώση με Gram. Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια έχουν κυτταρικά τοιχώματα με μόνο ένα λεπτό στρώμα πεπτιδογλυκάνης και μια εξωτερική μεμβράνη με συστατικό λιποπολυσακχαρίτη που δεν ανευρίσκεται σε Gram θετικά βακτηρίδια. Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια κηλιδώνονται κόκκινα ή ροζ χρώματα μετά από χρώση με Gram.

Τα κυτταρικά τοιχώματα του Θετικά κατά Gram βακτήρια διαφέρουν δομικά από τα κυτταρικά τοιχώματα των Gram αρνητικών βακτηριδίων. Το κύριο συστατικό των βακτηριακών κυτταρικών τοιχωμάτων είναι η πεπτιδογλυκάνη. Πεπτιδογλυκάνη είναι ένα μακρομόριο που αποτελείται από σάκχαρα και αμινοξέα που συναρμολογούνται δομικά όπως το υφαντό υλικό. Το συστατικό αμινοσάκχαρο αποτελείται από εναλλασσόμενα μόρια του Ν-ακετυλογλυκοζαμίνη (NAG) και Ν-ακετυλομουραμικό οξύ (ΝΑΜ). Αυτά τα μόρια συνδέονται μεταξύ τους με μικρά πεπτίδια τα οποία βοηθούν στην αντοχή και τη δομή της πεπτιδογλυκάνης. Το Peptidoglycan παρέχει προστασία για τα βακτήρια και καθορίζει το σχήμα τους.

Το θετικό κατά Gram κυτταρικό τοίχωμα έχει πολλά στρώματα πεπτιδογλυκάνης. Τα παχιά στρώματα της πεπτιδογλυκάνης βοηθούν στην υποστήριξη του κυτταρική μεμβράνη και παρέχουν ένα σημείο προσκόλλησης για άλλα μόρια. Τα παχιά στρώματα επίσης δίνουν τη δυνατότητα στα Gram θετικά βακτήρια να διατηρήσουν το μεγαλύτερο μέρος της βαφής κρυσταλλικού ιώδους κατά τη διάρκεια χρώσης με Gram, προκαλώντας την εμφάνισή τους σε μωβ. Gram θετικά κυτταρικά τοιχώματα περιέχουν επίσης αλυσίδες του τεϊκοϊκό οξύ που εκτείνονται από τη μεμβράνη πλάσματος μέσω του κυτταρικού τοιχώματος πεπτιδογλυκάνης. Αυτά τα πολυμερή που περιέχουν σακχαρόζη βοηθούν στη διατήρηση του κυτταρικού σχήματος και παίζουν ένα ρόλο στην κατάλληλη κυτταρική διαίρεση. Το τεϊκό οξύ βοηθάει ορισμένα Gram θετικά βακτήρια να μολύνουν τα κύτταρα και να προκαλέσουν ασθένειες.

Μερικά Gram θετικά βακτήρια έχουν ένα επιπρόσθετο συστατικό, μυκολικό οξύ, στα κυτταρικά τοιχώματά τους. Τα μυκολικά οξέα παράγουν ένα κηρώδες εξωτερικό στρώμα που παρέχει πρόσθετη προστασία για τα μυκοβακτήρια, όπως το Mycobacterium tuberculosis. Τα θετικά κατά Gram βακτηρίδια με μυκολικό οξύ ονομάζονται επίσης όξινα γρήγορα βακτηρίδια επειδή απαιτούν ειδική μέθοδο χρώσης, γνωστή ως όξινη-γρήγορη χρώση, για παρατήρηση μικροσκοπίου.

Τα παθογόνα Gram θετικά βακτήρια προκαλούν ασθένεια με την έκκριση τοξικών πρωτεΐνες γνωστές ως εξωτοξίνες. Εξωτοξίνες συντίθενται μέσα στο προκαρυωτικό κύτταρο και απελευθερώνεται στο εξωτερικό της κυψέλης. Είναι ειδικά για ορισμένους βακτηριακούς λεκέδες και μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές βλάβες στο σώμα όργανα και ιστούς. Μερικά Gram αρνητικά βακτήρια παράγουν επίσης εξωτοξίνες.

Gram θετικοί κόκκοι αναφέρονται σε Gram θετικά βακτήρια που έχουν σφαιρικό σχήμα. Δύο γένη των Gram θετικών cocci σημείωσαν για το ρόλο τους ως ανθρώπινα παθογόνα είναι Staphylococcus και Στρεπτόκοκκος. Οι σταφυλόκοκκοι είναι σφαιρικού σχήματος και τα κύτταρα τους εμφανίζονται σε συστάδες μετά τη διάσπαση. Τα κύτταρα Streptococcus εμφανίζονται ως μακριές αλυσίδες κυττάρων μετά από διαίρεση. Παραδείγματα θετικών κατά Gram cocci ότι αποικίζουν το δέρμα περιλαμβάνω Staphylococcus epidermidis, Η ασθένεια του σταφυλοκοκου, και Streptococcus pyogenes.

Ενώ και οι τρεις είναι μέρος του φυσιολογικού ανθρώπινη μικροχλωρίδα, μπορούν να προκαλέσουν ασθένεια υπό ορισμένες προϋποθέσεις. Το Staphylococcus epidermidis σχηματίζει παχύ βιοφίλμ και μπορεί να προκαλέσει λοιμώξεις που σχετίζονται με εμφυτευμένες ιατρικές συσκευές.Ορισμένα στελέχη Staphylococcus aureus, όπως ανθεκτικός στη μεθικιλλίνη Staphylococcus aureus (MRSA), έχουν γίνει ανθεκτικά στα αντιβιοτικά και μπορεί να οδηγήσουν στην ανάπτυξη σοβαρών ασθενειών.Ο Streptococcus pyogenes μπορεί να προκαλέσει στρεπτό λαιμό, οστρακιά και σαρκώδη νόσο.

Όπως τα θετικά κατά Gram βακτήρια, το Gram αρνητικό το βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα αποτελείται από πεπτιδογλυκάνη. Ωστόσο, η πεπτιδογλυκάνη είναι μία μονή λεπτή στρώση σε σύγκριση με τις παχιές στιβάδες σε θετικά κατά Gram κύτταρα. Αυτό το λεπτό στρώμα δεν συγκρατεί την αρχική κρύσταλλο ιώδες βαφή αλλά παίρνει το ροζ χρώμα του αντιθέτου χρώματος κατά τη διάρκεια χρώσης Gram. Η δομή του κυτταρικού τοιχώματος των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων είναι πιο πολύπλοκη από αυτή των Gram θετικών βακτηρίων. Ανάμεσα στη μεμβράνη πλάσματος και τη λεπτή στρώση πεπτιδογλυκάνης βρίσκεται μια μήτρα τύπου πηκτής που ονομάζεται περιπλασματικός χώρος. Σε αντίθεση με τα Gram θετικά βακτηρίδια, τα Gram αρνητικά βακτήρια έχουν ένα εξωτερική μεμβράνη στρώμα που είναι εξωτερικό του κυτταρικού τοιχώματος πεπτιδογλυκάνης. Οι πρωτεΐνες μεμβράνης, οι λιποπρωτεΐνες μουρεΐνης, συνδέουν την εξωτερική μεμβράνη στο κυτταρικό τοίχωμα.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό των Gram αρνητικών βακτηριδίων είναι η παρουσία του λιποπολυσακχαρίτη (LPS) μόρια στην εξωτερική μεμβράνη. Το LPS είναι ένα μεγάλο σύμπλεγμα γλυκολιπιδίων που προστατεύει τα βακτήρια από επιβλαβείς ουσίες στο περιβάλλον τους. Είναι επίσης μια βακτηριακή τοξίνη (ενδοτοξίνη) που μπορεί να προκαλέσει φλεγμονή και σηπτικό σοκ στους ανθρώπους εάν εισέλθει στην αίμα.Υπάρχουν τρία συστατικά του LPS: λιπίδιο Α, ένας πολυσακχαρίτης πυρήνα και ένα αντιγόνο Ο. ο λιπίδιο Α συνιστούν το LPS στην εξωτερική μεμβράνη. Επισυνάπτεται στο λιπίδιο Α είναι το πυρήνα πολυσακχαρίτη. Βρίσκεται μεταξύ του συστατικού λιπιδίου Α και του αντιγόνου Ο. ο Ο αντιγόνο το συστατικό είναι συνδεδεμένο με τον πολυσακχαρίτη πυρήνα και διαφέρει μεταξύ των βακτηριακών ειδών. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναγνώριση ειδικών στελεχών επιβλαβών βακτηρίων.

Gram αρνητικά κοκκία αναφέρονται σε Gram αρνητικά βακτήρια που έχουν σφαιρικό σχήμα. Τα βακτήρια του γένους Neisseria είναι παραδείγματα αρνητικών κατά Gram κοκκίων που προκαλούν ασθένεια στους ανθρώπους. Neisseria meningitidis είναι διπλόκοκκος, που σημαίνει ότι τα σφαιρικά κύτταρα παραμένουν σε ζεύγη μετά την κυτταρική διαίρεση.Neisseriaμηνιγγίτιδα προκαλεί βακτηριακή μηνιγγίτιδα και μπορεί επίσης να προκαλέσει σηψαιμία και καταπληξία.

Ένα άλλο βακτήριο diplococcus, Ν. gonorrhoeae, είναι ο παθογόνος παράγοντας που είναι υπεύθυνος για τη γονόρροια της σεξουαλικά μεταδιδόμενης νόσου. Moraxella catarrhalis είναι ένας Gram αρνητικός διπλόκοκκος που προκαλεί λοιμώξεις στα αυτιά σε παιδιά, λοιμώξεις του ανώτερου αναπνευστικού συστήματος, ενδοκαρδίτιδα και μηνιγγίτιδα.

Gram αρνητικό βακτήρια coccobacillus έχω βακτηριακά σχήματα που βρίσκονται μεταξύ των σφαιρικών και των ράβδων. Τα βακτήρια του γένους Haemophilus και Acinetobacter είναι κοκκοβακίλλες που προκαλούν σοβαρές λοιμώξεις. Haemophilus influenzae μπορεί να προκαλέσει μηνιγγίτιδα, λοιμώξεις του κόλπου και πνευμονία.Το είδος Acinetobacter προκαλεί πνευμονία και λοιμώξεις από πληγές.

• Τα περισσότερα βακτήρια μπορούν να ταξινομηθούν ευρέως ως Gram θετικά ή Gram αρνητικά.
• Τα θετικά κατά Gram βακτήρια έχουν κυτταρικά τοιχώματα που αποτελούνται από παχιά στρώματα πεπτιδογλυκάνης.
• Τα θετικά κατά Gram κύτταρα κηλιδώνονται πορφυρά όταν υποβάλλονται σε μία διαδικασία βαφής Gram.
• Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια έχουν κυτταρικά τοιχώματα με λεπτό στρώμα πεπτιδογλυκάνης. Το κυτταρικό τοίχωμα περιλαμβάνει επίσης μια εξωτερική μεμβράνη με προσαρτημένα μόρια λιποπολυσακχαρίτη (LPS).
• Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια κηλιδώνονται ροζ όταν υποβάλλονται σε διαδικασία βαφής Gram.
• Ενώ τόσο τα Gram θετικά όσο και τα Gram αρνητικά βακτηρίδια παράγουν εξωτοξίνες, μόνο Gram αρνητικά βακτηρίδια παράγουν ενδοτοξίνες.

• Silhavy, Τ. J., et αϊ. "Ο φάκελος κυττάρων βακτηρίων." Cold Spring Harbor προοπτικές στη βιολογία, τομ. 2, όχι. 5, 2010, doi: 10.1101 / cshperspect.a000414.
• Οι Swoboda, Jonathan G., et αϊ. "Λειτουργία Θεϊκού Τεϊχοϊκού Οξέος, Βιοσύνθεση και Αναστολή." ChemBioChem, τομ. 11, όχι. 1, Ιούνιος 2009, σελ. 35-45., Doi: 10.1002 / cbic.200900557.