Грампозитивні проти грамнегативні бактерії

Датський вчений Ганс Крістіан Грам розробив метод диференціювання двох типів бактерій на основі структурних відмінностей їх клітинних стінок. У його тесті бактерії, які зберігають кристалічний фіолетовий барвник, роблять це через товстий шар пептидоглікана і називаються Грампозитивні бактерії. У контрасті, Грамнегативні бактерії не зберігають фіолетовий барвник і пофарбовані в червоний або рожевий колір. У порівнянні з грампозитивними бактеріями, грамнегативні бактерії більш стійкі до антитіл через їх непроникну клітинну стінку. Ці бактерії мають найрізноманітніші сфери застосування - від медикаментозного лікування до промислового використання та виробництва швейцарського сиру.

Порівняльна діаграма

Грамнегативні бактерії проти грампозитивної таблиці порівняння бактерій

	Грамнегативні бактерії	Грампозитивні бактерії
Грам реакція	Можна знебарвити, щоб прийняти зустрічне пляма (Сафранін або Фуксин); плями червоного або рожевого кольору, вони не зберігають пляму Грама при пранні абсолютним спиртом і ацетоном.	Залиште кришталево-фіолетовий барвник та пофарбуйте темно-фіолетовий або фіолетовий колір, вони залишаються кольоровими синім або фіолетовим кольором із грам плямою при промиванні абсолютним спиртом та водою.
Пептидоглікановий шар	Тонкий (одношаровий)	Густий (багатошаровий)
Тейхоєві кислоти	Відсутні	Присутні у багатьох
Периплазматичний простір	теперішній	Відсутні
Зовнішня мембрана	Подарунок	Відсутні
Вміст ліпополісахариду (ЛПС)	Високий	Практично ніхто
Вміст ліпідів та ліпопротеїнів	Високий (через наявність зовнішньої мембрани)	Низький (кислотостійкі бактерії мають ліпіди, пов'язані з пептидогліканом)
Жгутикова структура	4 кільця в базальному тілі	2 кільця в базальному тілі
Виробляються токсини	В першу чергу Ендотоксини	В першу чергу екзотоксини
Стійкість до фізичних розладів	Низький	Високий
Інгібування основними барвниками	Низький	Високий
Сприйнятливість до аніонних миючих засобів	Низький	Високий
Стійкість до азиду натрію	Низький	Високий
Стійкість до висихання	Низький	Високий
Склад клітинної стінки	Клітинна стінка товщиною 70-120 Å (ångström); двошарові. Вміст ліпідів 20-30% (високий), вміст Муреїну 10-20% (низький).	Клітинна стінка товщиною 100-120 Å; одношаровий. Вміст ліпідів у клітинній стінці низький, тоді як вміст Муреїну становить 70-80% (вище).
Мезосома	Мезосома менш помітна.	Мезосома більш помітна.
Антибіотикорезистентність	Більш стійкий до антибіотиків.	Більш чутливі до антибіотиків

Зміст: грампозитивні проти грамнегативні бактерії

• 1 Фарбування та ідентифікація
• 2 Патогенез у людини
• 3 грампозитивні коки
• 4 Комерційне використання непатогенних грампозитивних бактерій
• 5 Бактерії, що не визначають грам, і змінні за Грам
• 6 Довідники

Фарбування та ідентифікація

Мікроскопічний вигляд зубного нальоту, що показує грампозитивні (фіолетові) та негативні (червоні) бактерії

У тесті на плями за Грамом бактерії промивають знебарвлюючим розчином після фарбування кришталевою фіалкою. Після додавання контрастного пляму, такого як сафранин або фуксин після промивання, грамнегативні бактерії фарбуються червоним або рожевим кольором, тоді як грампозитивні бактерії зберігають свій кристало-фіолетовий барвник.

Це пов’язано з різницею в структурі їх клітинної стінки бактерій. У грампозитивних бактерій немає зовнішньої клітинної мембрани, виявленої в грамнегативних бактеріях. Клітинна стінка грампозитивних бактерій має високий вміст пептидоглікану, який відповідає за збереження кристалічного фіолетового барвника.

Грампозитивні та негативні бактерії в основному диференціюються за структурою клітинної стінки

Наступні відео демонструють фарбування грампозитивних та негативних бактерій відповідно.

Патогенез у людини

Як грампозитивні, так і грамнегативні бактерії можуть бути патогенними (див. Перелік патогенних бактерій). Відомо, що шість грампозитивних родів бактерій викликають захворювання у людини: стрептокок, стафілокок, коринебактерія, лістерія, бацила і клостридій. Ще 3 викликають захворювання у рослин: Rathybacter, Leifsonia, Clavibacter.

Багато грамнегативних бактерій також є патогенними, наприклад, Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis та Yersinia pestis. Грамнегативні бактерії також більш стійкі до антибіотиків, оскільки їх зовнішня мембрана містить складний ліпополісахарид (ЛПС), ліпідна частина якого діє як ендотоксин. Вони також швидше розвивають опір:

Багато грамнегативних бактерій, вони виходять з коробки, якщо хочете, стійкі до ряду важливих антибіотиків, які ми могли б використовувати для їх лікування. Ми говоримо про агенти з такими іменами, як Acinetobacter, Pseudomonas, E. coli. Це бактерії, які історично зробили дуже гарну роботу, дуже швидко розвиваючи стійкість до антибіотиків. У них дуже багато хитрощів, щоб створити стійкість до антибіотиків, тому вони є групою агентів, які швидко стають стійкими, можуть створювати серйозні проблеми проти резистентності. І те, що ми бачили за останнє десятиліття, - це грамонегативні агенти, які стають дуже швидко все більш стійкими і стійкішими до всіх агентів, які ми маємо для лікування.

Більша стійкість до грамнегативних бактерій стосується також нововиявленого класу антибіотиків, який був оголошений на початку 2015 року після багаторічної посухи новими антибіотиками. Ці ліки, ймовірно, не діють на грамнегативні бактерії.

Будова грампозитивної бактеріальної клітини.

Грампозитивні коки

Бактерії класифікуються на основі їх клітинної форми на бацили (у формі стрижня) та коки (у формі сфери). Типові плями коккових грампозитивних плям включають (фотографії):

• Скупчення: зазвичай характерні для Стафілокок, наприклад, S. aureus
• Ланцюг: зазвичай характерна для Стрептокок, наприклад, S. pneumoniae, стрептококи групи B
• Тетрад: зазвичай характерний для Мікрокок.

Грампозитивні бацили, як правило, густі, тонкі або гіллясті.

Комерційне використання непатогенних грампозитивних бактерій

Багато видів стрептококів є непатогенними і складають частину коменсального мікробіома людини з рота, шкіри, кишечника та верхніх дихальних шляхів. Вони також є необхідним інгредієнтом для виробництва сиру Emmentaler (швейцарський).

Непатогенні види коринебактерій використовують у промисловому виробництві амінокислот, нуклеотидів, біоконверсії стероїдів, деградації вуглеводнів, старінні сиру, виробництві ферментів тощо.

Багато видів Bacillus здатні виділяти велику кількість ферментів.

• Bacillus amyloliquefaciens є джерелом природного антибіотичного протеїну барнази (рибонуклеази), альфа-амілази, що використовується при гідролізі крохмалю, субтилізину протеази, який використовується з миючими засобами, та рестрикційного ферменту BamH1, який використовується при дослідженні ДНК..
• C. thermocellum може утилізувати відходи лігноцелюлози та генерувати етанол, що робить його можливим кандидатом для використання у виробництві етанолового палива. Він анаеробний і є термофільним, що зменшує витрати на охолодження.
• C. acetobutylicum, також відомий як організм Вейцмана, вперше був використаний Хаїмом Вейцманом для отримання ацетону та біобутанолу з крохмалю в 1916 році для виробництва пороху та тротилу.
• C. botulinum продукує потенційно летальний нейротоксин, який застосовують у розведеному вигляді в препараті Ботокс. Він також застосовується для лікування спазматичного тортиколісу і забезпечує полегшення протягом приблизно 12-16 тижнів.

Анаеробна бактерія C. ljungdahlii може виробляти етанол з одновуглецевих джерел, включаючи синтетичний газ, суміш оксиду вуглецю та водню, який може утворюватися при частковому згорянні або викопного палива, або біомаси.

Грам-невизначені та Грам-змінні бактерії

Не всі бактерії можна достовірно класифікувати за допомогою фарбування по Граму. Наприклад, кислотостійкі бактерії або Грам-змінна не реагують на забарвлення по Граму.

Список літератури

• Порівняльна характеристика грампозитивних та грамнегативних бактерій - Ун-т. штату Меріленд
• Грампозитивні бактерії - зображення типових малюнків плям - Ун-т. Пенсільванії
• Вікіпедія: Грамнегативні бактерії
• Вікіпедія: грампозитивні бактерії
• Вікіпедія: Фарбування Грамом