Грам-положителни срещу грам-отрицателни бактерии

Датският учен Ханс Кристиан Грам разработи метод за разграничаване на два вида бактерии въз основа на структурните различия в техните клетъчни стени. В неговия тест бактериите, които задържат кристално виолетовото багрило, правят това поради дебел слой пептидогликан и се наричат Грам-положителни бактерии. За разлика, Грам-отрицателни бактерии не задържайте виолетовото багрило и са оцветени в червено или розово. В сравнение с грам-положителните бактерии, грамотрицателните бактерии са по-устойчиви срещу антитела поради непроницаемата си клетъчна стена. Тези бактерии имат голямо разнообразие от приложения, вариращи от медицинско лечение до промишлена употреба и производство на швейцарско сирене.

Сравнителна диаграма

Грам-отрицателни бактерии срещу грам-положителни бактерии за сравнение

	Грам-отрицателни бактерии	Грам-положителни бактерии
Грам реакция	Може да се обезцвети, за да приеме контра петно ​​(Safranin или Fuchsine); оцветяват червено или розово, те не задържат петна по Грама, когато се измият с абсолютен алкохол и ацетон.	Запазете кристално виолетово багрило и оцветете тъмно виолетово или лилаво, те остават оцветени в синьо или лилаво с грам петна при измиване с абсолютен алкохол и вода.
Пептидогликанов слой	Тънка (еднопластова)	Дебел (многопластов)
Тейхоеви киселини	Отсъстващ	Присъства в много
Периплазмено пространство	настояще	Отсъстващ
Външна мембрана	настояще	Отсъстващ
Съдържание на липополизахарид (LPS)	Високо	На практика няма
Съдържание на липиди и липопротеини	Висока (поради наличие на външна мембрана)	Ниско (киселинно бързите бактерии имат липиди, свързани с пептидогликан)
Дюбелна структура	4 пръстена в базално тяло	2 пръстена в базално тяло
Произведени токсини	Предимно ендотоксини	Предимно екзотоксини
Устойчивост на физически смущения	ниско	Високо
Инхибиране с основни багрила	ниско	Високо
Възприемчивост към анионни детергенти	ниско	Високо
Устойчивост на натриев азид	ниско	Високо
Устойчивост на изсушаване	ниско	Високо
Състав на клетъчната стена	Клетъчната стена е дебела 70-120 Å (ångström); двупластови. Съдържанието на липиди е 20-30% (високо), съдържанието на Murein е 10-20% (ниско).	Клетъчната стена е дебела 100-120 Å; еднопластова. Съдържанието на липиди в клетъчната стена е ниско, докато съдържанието на Муреин е 70-80% (по-високо).
мезозома	Мезозомата е по-малко изявена.	Мезосомата е по-изявена.
Антибиотична резистентност	По-устойчиви на антибиотици.	По-податливи на антибиотици

Съдържание: грам-положителни срещу грам-отрицателни бактерии

• 1 Оцветяване и идентификация
• 2 Патогенеза при хората
• 3 грам положителни коки
• 4 Търговски приложения на непатогенни грам-положителни бактерии
• 5 Бактерии, неопределени по грам и променливи по Грам
• 6 Референции

Оцветяване и идентификация

Микроскопски изглед на зъбна плака, показващ грам-положителни (лилави) и отрицателни (червени) бактерии

При тест за оцветяване по Грам бактериите се измиват с обезцветяващ разтвор след боядисване с кристално виолетово. При добавяне на контрастайн като сафранин или фуксин след измиване, грамотрицателните бактерии се оцветяват в червено или розово, докато грам-положителните бактерии запазват кристално виолетовото си оцветяване.

Това се дължи на разликата в структурата на тяхната бактериална клетъчна стена. Грам-положителните бактерии нямат външна клетъчна мембрана, открита в грам-отрицателните бактерии. Клетъчната стена на грам-положителните бактерии е с високо съдържание на пептидогликан, който е отговорен за запазването на кристално виолетовото багрило.

Грам-положителните и отрицателните бактерии се диференцират главно по своята структура на клетъчната стена

Следващите видеоклипове демонстрират оцветяването на грам-положителни и отрицателни бактерии съответно.

Патогенеза при хората

Както грам-положителните, така и грам-отрицателните бактерии могат да бъдат патогенни (вижте списъка с патогенни бактерии). Известно е, че шест грам-положителни рода бактерии причиняват заболявания при хората: стрептококи, стафилококи, коринебактерии, листерии, бацили и клостридиуми. Други 3 причиняват заболявания при растенията: Rathybacter, Leifsonia и Clavibacter.

Много грам-отрицателни бактерии също са патогенни, например, Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis и Yersinia pestis. Грам-отрицателните бактерии също са по-устойчиви на антибиотици, тъй като външната им мембрана съдържа сложен липополизахарид (LPS), чиято липидна част действа като ендотоксин. Те също така развиват резистентност по-рано:

Много грам-отрицателни бактерии, те излизат от кутията, ако искате, устойчиви на редица важни антибиотици, които бихме могли да използваме за лечението им. Говорим за агенти с имена като Acinetobacter, Pseudomonas, E. coli. Това са бактерии, които исторически са свършили много добра работа, като много бързо развиват резистентност към антибиотици. Те имат много трикове в ръкавите си за развитие на резистентност към антибиотици, така че те са група от агенти, които бързо могат да станат резистентни, могат да представляват големи предизвикателства срещу резистентността. И това, което видяхме през последното десетилетие, са тези грамотрицателни агенти, които стават много по-бързо и по-устойчиви на всички агенти, които имаме на разположение за лечението им.

По-голямата устойчивост на грам-отрицателни бактерии се прилага и за новооткрития клас антибиотици, който беше обявен в началото на 2015 г. след десетилетия суша от нови антибиотици. Тези лекарства вероятно не действат върху грам-отрицателни бактерии.

Структура на грам-положителна бактериална клетка.

Грам положителни коки

Бактериите се класифицират въз основа на тяхната клетъчна форма на бацили (във формата на прът) и коки (във формата на сфера). Типичните грам-положителни петна от коки включват (снимки):

• Клъстери: обикновено характерни за стафилокок, като S. aureus
• Верига: обикновено характерна за стрептокок, като S. pneumoniae, стрептококи от група В
• Тетрад: обикновено характерен за микрококус.

Грам-положителните бацили са склонни да бъдат гъсти, тънки или разклонени.

Търговски приложения на непатогенни Грам-положителни бактерии

Много видове стрептококови са непатогенни и формират част от коменсалната човешка микробиома на устата, кожата, червата и горните дихателни пътища. Те също са необходима съставка за производството на сирене Emmentaler (Швейцария).

Непатогенните видове коринебактерии се използват при промишлено производство на аминокиселини, нуклеотиди, биоконверсия на стероиди, разграждане на въглеводороди, стареене на сирене, производство на ензими и др..

Много видове Bacillus са в състояние да секретират големи количества ензими.

• Bacillus amyloliquefaciens е източник на естествен антибиотичен протеин барназа (рибонуклеаза), алфа амилаза, използвана при хидролиза на нишесте, протеазен субтилизин, използван с детергенти, и рестрикционния ензим BamH1, използван при ДНК изследвания.
• C. thermocellum може да използва лигноцелулозни отпадъци и да генерира етанол, като по този начин го прави възможен кандидат за използване в производството на етанолно гориво. Той е анаеробен и е термофилен, което намалява разходите за охлаждане.
• C. acetobutylicum, известен още като организъм на Weizmann, е използван за първи път от Хаим Вайзман за производство на ацетон и биобутанол от нишесте през 1916 г. за производството на барут и TNT.
• C. botulinum произвежда потенциално летален невротоксин, който се използва в разредена форма в лекарството Botox. Използва се и за лечение на спазматичен тортиколис и осигурява облекчение за приблизително 12 до 16 седмици.

Анаеробната бактерия C. ljungdahlii може да произвежда етанол от източници с един въглерод, включително синтетичен газ, смес от въглероден оксид и водород, които могат да бъдат получени при частично изгаряне или на изкопаеми горива, или на биомаса.

Грам-неопределени и Грам-променливи бактерии

Не всички бактерии могат да бъдат надеждно класифицирани чрез оцветяване по Грам. Например, киселинно бързите бактерии или променливите по Грам не реагират на оцветяване по Грам.

Препратки

• Сравнителни характеристики на грам-положителни и грам-отрицателни бактерии - Унив. от Мериленд
• Грам-положителни бактерии - снимки на типични модели на петна - Унив. на Пенсилвания
• уикипедия: Грам-отрицателни бактерии
• уикипедия: Грам-положителни бактерии
• уикипедия: оцветяване по грам