Gram-dodatnie vs. Gram-ujemne bakterie

Duński naukowiec Hans Christian Gram opracował metodę różnicowania dwóch rodzajów bakterii w oparciu o różnice strukturalne w ich ścianach komórkowych. W swoim teście bakterie, które zachowują barwnik krystalicznie fioletowego, robią to z powodu grubej warstwy peptydoglikanu i są nazywane Bakterie Gram-dodatnie. W przeciwieństwie, Gram-ujemne bakterie Nie zachowaj fioletowego barwnika i są kolorowe czerwone lub różowe. W porównaniu z bakteriami Gram-dodatnimi bakterie Gram-ujemne są bardziej odporne na przeciwciała z powodu ich nieprzeniknionej ściany komórkowej. Bakterie te mają wiele różnych zastosowań, od leczenia po zastosowanie przemysłowe i produkcję sera szwajcarskiego.

Wykres porównania

Gram-ujemne bakterie w porównaniu z gramem Bakterie Bakterie

	Gram-ujemne bakterie	Bakterie Gram-dodatnie
Reakcja gram	Może zostać odbarwiony w celu zaakceptowania przeciwdziałania plamy (safranina lub fuksyny); plamy czerwona lub różowa, nie zachowują plamy gramowej po umyciu absolutnym alkoholem i acetonem.	Zachowaj barwnik krystalicznie fioletowego i plam ciemny fiolet lub fiolet, pozostają kolorowe niebieskie lub fioletowe z gramem po przemyciu absolutnym alkoholem i wodą.
Warstwa peptydoglikanu	Cienki (jednowarstwowy)	Grube (wielowarstwowe)
Kwasy teichoinowe	Nieobecny	Obecny w wielu
Przestrzeń periplazmatyczna	obecny	Nieobecny
Zewnętrzna męmbrana	Obecny	Nieobecny
Zawartość lipopolisacharydu (LPS)	Wysoki	Praktycznie brak
Zawartość lipidów i lipoprotein	Wysoki (z powodu obecności błony zewnętrznej)	Niskie (bakterie kwasowe mają lipidy związane z peptydoglikanem)
Struktura flagowa	4 pierścienie w ciele podstawowym	2 pierścienie w ciele podstawowym
Wyprodukowane toksyny	Przede wszystkim endotoksyny	Przede wszystkim egzotoksyny
Odporność na zaburzenia fizyczne	Niski	Wysoki
Hamowanie przez podstawowe barwniki	Niski	Wysoki
Podatność na detergenty anionowe	Niski	Wysoki
Odporność na azydkę sodu	Niski	Wysoki
Odporność na suszenie	Niski	Wysoki
Skład ściany komórkowej	Ściana komórkowa ma grubość 70-120 Å (Ångström); dwa warstwowe. Zawartość lipidów wynosi 20-30% (wysoka), zawartość mureiny wynosi 10-20% (niski).	Ściana komórkowa ma grubość 100-120 Å; jedno warstwowe. Zawartość lipidów ściany komórkowej jest niska, podczas gdy zawartość mureiny wynosi 70–80% (wyższa).
Mesosom	Mesosom jest mniej widoczny.	Mesosom jest bardziej widoczny.
Odporność na antybiotyki	Bardziej odporne na antybiotyki.	Bardziej podatne na antybiotyki

Barwienie i identyfikacja

Mikroskopowy widok płytki zębowej, pokazująca bakterie Gram-dodatnie (fioletowe) i ujemne (czerwone)

W teście barwienia Grama bakterie są przemywane roztworem odchwytu po barwieniu Crystal Violet. Po dodaniu kontrasta, takiego jak safranina lub fuksina po umyciu, bakterie Gram-ujemne są zabarwione czerwone lub różowe, podczas gdy bakterie Gram-dodatnie zachowują swój krystaliczny barwnik fioletowy.

Wynika to z różnicy w strukturze ich bakteryjnej ściany komórkowej. Bakterie Gram-dodatnie nie mają zewnętrznej błony komórkowej znajdującej się w bakteriach Gram-ujemnych. Ściana komórkowa bakterii Gram-dodatnich jest wysoka w peptydoglikanie, która jest odpowiedzialna za zachowanie barwnika fioletowego krystalicznego.

Bakterie Gram-dodatnie i ujemne są przede wszystkim różnicowane przez ich strukturę ściany komórkowej

Poniższe filmy pokazują barwienie odpowiednio bakterii Gram-dodatnich i ujemnych.

Patogeneza u ludzi

Zarówno bakterie Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne mogą być patogenne (patrz lista bakterii patogennych). Wiadomo, że sześć gramowych rodzajów bakterii powoduje chorobę u ludzi: Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Listeria, Bacillus i Clostridium. Kolejne 3 przyczyny choroby w roślinach: Rathybacter, Leifsonia i Clavibacter.

Wiele bakterii Gram-ujemnych jest również patogennym E.G., Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis i Yersinia pestis. Bakterie Gram-ujemne są również bardziej odporne na antybiotyki, ponieważ ich błona zewnętrzna zawiera złożony lipopolisacharyd (LPS), którego część lipidowa działa jak endotoksyna. Wcześniej rozwijają opór:

Wiele bakterii Gram-ujemnych, wychodzą z pudełka, jeśli chcesz, odporne na wiele ważnych antybiotyków, których moglibyśmy użyć do leczenia. Mówimy o agentach o imionach takich jak Acinetobacter, Pseudomonas, E. coli. Są to bakterie, które historycznie wykonały bardzo dobrą robotę, bardzo szybko rozwijając oporność na antybiotyki. Mają wiele sztuczek w rękawach do rozwijania oporności na antybiotyki, więc są grupą czynników, które mogą szybko stać się odporne, mogą stanowić poważne wyzwania dla oporności. A w ciągu ostatniej dekady widzieliśmy, że ci agenci Gram-ujemne stają się bardzo szybcie.

Większa odporność bakterii Gram-ujemnych dotyczy również nowo odkrytej klasy antybiotyków, która została ogłoszona na początku 2015 r. Po dziesięcioleciach susz w nowych antybiotykach. Leki te prawdopodobnie nie będą działać na bakteriach Gram-ujemnych.

Struktura komórek bakteryjnych Gram-dodatnich.

Gram dodatni Cocci

Bakterie są klasyfikowane na podstawie ich kształtu komórki na Bacilli (w kształcie pręta) i COCCI (w kształcie kuli).Typowe plamy Cocci Gram-dodatnie obejmują (zdjęcia):

• Klastry: zwykle charakterystyczne dla Staphylococcus, takie jak s. aureus
• Łańcuch: zwykle charakterystyczne Paciorkowiec, takie jak s. Pneumoniae, B grupa Streptococci
• Tetrad: zwykle charakterystyczne dla Micrococcus.

Bacilli Gram-dodatnie są grube, cienkie lub rozgałęzione.

Komercyjne zastosowania niepatogennych bakterii Gram

Wiele gatunków paciorkowców jest niepatogennych i stanowi część ludzkiego mikrobiomu ujścia, skóry, jelita i górnych dróg oddechowych. Są również niezbędnym składnikiem produkcji sera Emmentaler (szwajcarskiego).

Nie patogenne gatunki Corynebacterium stosuje się w produkcji przemysłowej aminokwasów, nukleotydów, biokonwersji sterydów, degradacji węglowodorów, starzenia się sera, produkcji enzymów itp.

Wiele gatunków Bacillus jest w stanie wydzielić duże ilości enzymów.

• Bacillus amyloliquefaciens jest źródłem naturalnej barnazy białkowej antybiotykowej (rybonukleaza), alfa amylaza stosowana w hydrolizy skrobi, subtilzyna proteazy stosowana z detergentami, a enzym ogranicznika BAMH1 stosowany w DNA Research.
• C. Thermocelum może wykorzystywać odpady lignocelulozowe i generować etanol, co czyni go potencjalnym kandydatem do wykorzystania w produkcji paliwa etanolu. Jest beztlenowy i termofilny, co zmniejsza koszty chłodzenia.
• C. Acetobutylicum, znany również jako organizm Weizmann, został po raz pierwszy użyty przez Chaima Weizmanna do produkcji acetonu i biobutanolu ze skrobi w 1916 roku do produkcji prochu i TNT.
• C. Botulinum wytwarza potencjalnie śmiertelną neurotoksynę, która jest stosowana w rozcieńczonej postaci w botoksie leku. Jest również stosowany w leczeniu spazmatycznego tortyki i zapewnia ulgę przez około 12 do 16 tygodni.

Bakteria beztlenowa c. Ljungdahlii może wytwarzać etanol ze źródeł jednodęgowych, w tym gazu syntezy, mieszaniny tlenku węgla i wodoru, które można wygenerować z częściowego spalania paliw kopalnych lub biomasy.

Bakterie indeterminujące gram i gram

Nie wszystkie bakterie można niezawodnie sklasyfikować za pomocą barwienia gram. Na przykład bakterie kwasowe lub Gram-zmienne nie reagują na barwienie gram.