Gram pozitivno vs. Gram negativne bakterije

Večina bakterije razvrščamo v dve široki kategoriji: gram grampozitiv in gram negativno. Te kategorije temeljijo na njihovih celične stene sestava in reakcija na Test po gramu na madeže. Metoda barvanja po Gramu, ki jo je razvil Hans Christian Gram, prepozna bakterije na podlagi reakcije njihovih celičnih sten na določena barvila in kemikalije.

Razlike med gram-pozitivnimi in gram-negativnimi bakterijami so povezane predvsem z njihovo sestavo celične stene. Gram pozitivne bakterije imajo celične stene, sestavljene večinoma iz snovi, ki je edinstvena za znane bakterije peptidoglikanali murein. Te bakterije obarvajo vijolično po barvanju po Gramu. Gram negativne bakterije imajo celične stene s samo tanko plastjo peptidoglikana in zunanjo membrano z lipopolisaharidno komponento, ki je ne najdemo v gram-pozitivnih bakterijah. Gram negativne bakterije po barvanju po Gramu obarvajo rdeče ali roza.

Celične stene Gram pozitivne bakterije se strukturno razlikujejo od celičnih sten Gram negativnih bakterij. Primarna sestavina bakterijskih celičnih sten je peptidoglikan.

Gram pozitivna celična stena ima več plasti peptidoglikana. Debele plasti peptidoglikana pomagajo podpirati celična membrana in zagotoviti mesto pritrditve za druge molekule. Debele plasti omogočajo tudi gram-pozitivnim bakterijam, da med obarvanjem po Gramu zadržijo večino kristalno vijoličnega barvila, zaradi česar se pojavijo vijolično. Gram pozitivne celične stene vsebujejo tudi verige teihojska kislina ki segajo od plazemske membrane skozi celično steno peptidoglikana. Ti polimeri, ki vsebujejo sladkor, pomagajo pri vzdrževanju oblike celic in igrajo vlogo pri pravilni delitvi celic. Teihojska kislina pomaga nekaterim gram-pozitivnim bakterijam pri okužbi celic in povzročanju bolezni.

Nekatere gram-pozitivne bakterije imajo dodatno sestavino, mikolična kislina, v njihovih celičnih stenah. Mikolične kisline proizvajajo voščeno zunanjo plast, ki zagotavlja dodatno zaščito mikobakterij, kot je Mycobacterium tuberculosis. Gram pozitivne bakterije z mikolično kislino imenujemo tudi kisline, ki hitro delujejo, ker za opazovanje z mikroskopom potrebujejo posebno metodo obarvanja, znano kot kislinsko hitro obarvanje.

Patogene gram-pozitivne bakterije povzročajo bolezni z izločanjem strupenih beljakovine znan kot eksotoksini. Eksotoksini se sintetizirajo znotraj prokariontska celica in sproščen v zunanjost celice. Specifični so za nekatere bakterijske madeže in lahko telesu povzročijo resno škodo organov in tkiv. Nekatere Gram negativne bakterije proizvajajo tudi eksotoksine.

Gram pozitivni kaki se nanašajo na gram pozitivne bakterije, ki so sferično oblikovane. Dva roda Gram pozitivnih kakijev sta opazila svojo vlogo človeka patogeni so Stafilokok in Streptokok. Stafilokok je kroglaste oblike, njihove celice pa se po delitvi pojavijo v grozdih. Celice streptokoka se po delitvi pojavljajo kot dolge verige celic. Primeri grampozitivnih kakijev, ki kolonizirajo kožo vključujejo Staphylococcus epidermidis, zlati stafilokok, in Streptococcus pyogenes.

Medtem ko so vsi trije del normale človeška mikrobiota, lahko pod določenimi pogoji povzročijo bolezen. Staphylococcus epidermidis tvori debele biofilme in lahko povzroči okužbe, povezane z vsadnimi medicinskimi pripomočki.Nekateri sevi Staphylococcus aureus, kot so meticilin odporen Staphylococcus aureus (MRSA), so postali odporni na antibiotike in lahko privedejo do razvoja resnih bolezni.Streptococcus pyogenes lahko povzroči strepsko grlo, škrlatno vročino in bolezni prehranjevanja z mesom.

Tako kot gram pozitivne bakterije, Gram negativno bakterijska celična stena je sestavljena iz peptidoglikana. Vendar je peptidoglikan ena tanka plast v primerjavi z debelimi plastmi v gram-pozitivnih celicah. Ta tanka plast ne obdrži začetnega kristalno vijoličnega barvila, ampak obarva rožnato barvo kontrasta med barvanjem po Gramu. Struktura celične stene gram negativnih bakterij je bolj zapletena kot struktura grampozitivnih bakterij. Med plazemsko membrano in tanko peptidoglikansko plastjo je geli podobna matrica, imenovana periplazemski prostor. Za razliko od gram-pozitivnih bakterij imajo gram-negativne bakterije an zunanja membrana plast, ki je zunanja celična stena peptidoglikana. Membranski proteini, mureinski lipoproteini, pritrdijo zunanjo membrano na celično steno.

Druga edinstvena značilnost gram-negativnih bakterij je prisotnost lipopolisaharid (LPS) molekule na zunanji membrani. LPS je velik glikolipidni kompleks, ki ščiti bakterije pred škodljivimi snovmi v njihovem okolju. Je tudi bakterijski toksin (endotoksin), ki lahko pri ljudeh povzroči vnetje in septični šok, če vstopi v kri.Obstajajo tri komponente LPS: Lipid A, jedrni polisaharid in O antigen. The lipid A komponenta pritrdi LPS na zunanjo membrano. Na lipidu A je pritrjen jedrinski polisaharid. Nahaja se med lipidno A komponento in O antigenom. The O antigen komponenta je pritrjena na jedro polisaharida in se razlikuje med bakterijskimi vrstami. Uporablja se lahko za prepoznavanje specifičnih sevov škodljivih bakterij.

Gram negativni kaki se nanašajo na gram negativne bakterije, ki so sferično oblikovane. Bakterije iz rodu Neisseria so primeri gram-negativnih kakijev, ki povzročajo bolezni pri ljudeh. Neisseria meningitidis je diplokok, kar pomeni, da njene sferične celice ostanejo v paru po celični delitvi.Neisseriameningitidis povzroča bakterijsko meningitis lahko pa povzroči tudi septikemijo in šok.

Druga bakterija diplokok, N. gonorrhoeae, je povzročitelj, ki je odgovoren za gonorejo, ki se prenaša s spolnostjo. Moraxella catarrhalis je gram-negativni diplokok, ki povzroča okužbe ušes pri otrocih, okužbe zgornjih dihal, endokarditis in meningitis.

Gram negativno bakterije coccobacillus so bakterijske oblike ki so v obliki sferične in palice. Bakteriji rodov Haemophilus in Acinetobacter sta kokobacili, ki povzročajo resne okužbe. Haemophilus influenzae lahko povzroči meningitis, okužbe sinusov in pljučnico.Vrste Acinetobacter povzročajo pljučnice in rane.

• Večino bakterij lahko na splošno uvrščamo med gramma pozitivne ali gram negativne.
• Gram pozitivne bakterije imajo celične stene, sestavljene iz debelih plasti peptidoglikana.
• Gram pozitivne celice obarvajo vijolično, ko so bile podvržene postopku Grama.
• Gram negativne bakterije imajo celične stene s tanko plastjo peptidoglikana. Celična stena vključuje tudi zunanjo membrano z nameščenimi molekulami lipopolisaharida (LPS).
• Gram negativne bakterije obarvajo rožnato, ko so bile podvržene postopku Gram.
• Medtem ko tako gram-pozitivne kot gram-negativne bakterije proizvajajo eksotoksine, endotoksini proizvajajo le gram-negativne bakterije.

• Silhavy, T. J., et al. "Ovoj bakterijskih celic." Perspektive hladne pomladne luke v biologiji, vol. 2, št. 5, 2010, doi: 10.1101 / cshperspect.a000414.
• Swoboda, Jonathan G. in sod. "Funkcija zidne teikojske kisline, biosinteza in inhibicija." ChemBioChem, vol. 11, št. 1, junij 2009, str. 35–45., Doi: 10.1002 / cbic.200900557.