Gram Positive vs. Gram negativa bakterier

Mest bakterie klassificeras i två breda kategorier: Gram-positiv och Gram-negativ. Dessa kategorier är baserade på deras cellvägg sammansättning och reaktion på Gramfläcktest. Gram-färgningsmetoden, utvecklad av Hans Christian Gramidentifierar bakterier baserade på reaktionen av deras cellväggar på vissa färgämnen och kemikalier.

Skillnaderna mellan Gram-positiva och Gram-negativa bakterier är främst relaterade till deras cellväggssammansättning. Grampositiva bakterier har cellväggar som huvudsakligen består av ett ämne som är unikt för bakterier känd som peptidoglykaneller murein. Dessa bakterier fläckar lila efter Gram-färgning. Gramnegativa bakterier har cellväggar med endast ett tunt lager peptidoglykan och ett yttre membran med en lipopolysackaridkomponent som inte finns i Gram-positiva bakterier. Gram-negativa bakterier fläckar röd eller rosa efter Gram-färgning.

Cellväggarna i Gram positiva bakterier skiljer sig strukturellt från cellväggarna hos Gram-negativa bakterier. Den primära komponenten i bakteriecellväggar är peptidoglykan.

Den Gram-positiva cellväggen har flera lager av peptidoglykan. De tjocka skikten med peptidoglykan hjälper till att stödja cellmembranet och tillhandahåller en fästplats för andra molekyler. De tjocka lagren gör det också möjligt för Gram-positiva bakterier att bibehålla det mesta av det kristallviola färgämnet under Gram-färgning vilket gör att de verkar lila. Gram-positiva cellväggar innehåller också kedjor av teikosyra som sträcker sig från plasmamembranet genom peptidoglykancellväggen. Dessa sockerinnehållande polymerer hjälper till att bibehålla cellform och spelar en roll i rätt celldelning. Teikosyra hjälper vissa Gram-positiva bakterier att infektera celler och orsaka sjukdom.

Vissa Gram-positiva bakterier har en ytterligare komponent, mykolsyra, i deras cellväggar. Mykoliska syror producerar ett vaxartat yttre lager som ger ytterligare skydd för mykobakterier, till exempel Mycobacterium tuberculosis. Grampositiva bakterier med mykolsyra kallas också syrasnabba bakterier eftersom de kräver en speciell färgningsmetod, känd som syrasnabbfärgning, för mikroskopobservation.

Patogena Gram-positiva bakterier orsakar sjukdom genom utsöndring av giftig proteiner känd som exotoxiner. exotoxiner är syntetiserade inom prokaryotisk cell och släpps in i det yttre av cellen. De är specifika för vissa bakteriefläckor och kan orsaka allvarliga skador på kroppen organ och vävnader. Vissa gramnegativa bakterier producerar också exotoxiner.

Gram positiva cocci hänvisar till Gram-positiva bakterier som är sfäriskt formade. Två släkter av Gram-positiva kockar noterade för sin roll som människa patogener är Stafylokock och Streptokock. Staphylococcus är sfäriska i formen och deras celler visas i kluster efter att de delar sig. Streptococcus-celler visas som långa kedjor av celler efter delning. Exempel på Gram-positiva cocci som kolonisera huden inkludera Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, och Streptococcus pyogenes.

Medan alla tre är en del av det normala mänsklig mikrobiota, kan de orsaka sjukdom under vissa förhållanden. Staphylococcus epidermidis bildar tjocka biofilmer och kan orsaka infektioner associerade med implanterad medicinsk utrustning.Vissa Staphylococcus aureus-stammar, som meticillinresistent Staphylococcus aureus (MRSA), har blivit resistenta mot antibiotika och kan leda till utveckling av allvarlig sjukdom.Streptococcus pyogenes kan orsaka strep hals, skarlagnsfeber och köttätande sjukdom.

Som Gram-positiva bakterier, Gram negativ bakteriecellvägg består av peptidoglycan. Peptidoglycan är emellertid ett enda tunt lager jämfört med de tjocka skikten i Gram-positiva celler. Detta tunna skikt bibehåller inte det ursprungliga kristallfärgade färgämnet men tar upp den rosa färgen på valsen under gramfärgning. Cellväggstrukturen för Gram-negativa bakterier är mer komplex än den för Gram-positiva bakterier. Mellan plasmamembranet och det tunna peptidoglykanskiktet ligger en gelliknande matris som kallas periplasmiskt utrymme. Till skillnad från i Gram-positiva bakterier, har Gram-negativa bakterier en yttre membran skikt som är externt till peptidoglykancellväggen. Membranproteiner, mureinlipoproteiner fäster det yttre membranet till cellväggen.

En annan unik egenskap hos Gram-negativa bakterier är förekomsten av lipopolysackarid (LPS) molekyler på det yttre membranet. LPS är ett stort glykolipidkomplex som skyddar bakterier från skadliga ämnen i deras miljö. Det är också ett bakterietoxin (endotoxin) som kan orsaka inflammation och septisk chock hos människor om det kommer in i blod.Det finns tre komponenter i LPS: Lipid A, en kärnpolysackarid och ett O-antigen. De lipid A komponent fäster LPS till det yttre membranet. Fäst vid lipiden A är kärnpolysackarid. Det är beläget mellan lipid A-komponenten och O-antigenet. De O antigen komponenten är fäst vid kärnpolysackariden och skiljer sig mellan bakteriearter. Det kan användas för att identifiera specifika stammar av skadliga bakterier.

Gram negativa cocci hänvisar till Gram-negativa bakterier som är sfäriskt formade. Bakterier av släktet Neisseria är exempel på Gram-negativa kockar som orsakar sjukdom hos människor. Neisseria meningitidis är diplococcus, vilket innebär att dess sfäriska celler förblir parvis efter celldelning.Neisseriameningitidis orsakar bakteriell hjärnhinneinflammation och kan också orsaka septikemi och chock.

En annan diplococcus-bakterie, N. gonorrhoeae, är den patogen som ansvarar för den sexuellt överförda sjukdomen gonorré. Moraxella catarrhalis är en Gram negativ diplococcus som orsakar öroninfektioner hos barn, infektioner i övre luftvägarna, endokardit och meningit.

Gram negativ coccobacillus-bakterier ha bakteriella former som är mellan sfäriska och stavformade. Bakterier av släktet Haemophilus och Acinetobacter är coccobacilli som orsakar allvarliga infektioner. Haemophilus influenzae kan orsaka hjärnhinneinflammation, bihåleinfektioner och lunginflammation.Acinetobacter-arter orsakar lunginflammation och sårinfektioner.

• De flesta bakterier kan i stort sett klassificeras som Gram-positiva eller Gram-negativa.
• Grampositiva bakterier har cellväggar som består av tjocka lager av peptidoglykan.
• Gram-positiva celler färgar lila när de utsätts för en Gram-färgprocedur.
• Gramnegativa bakterier har cellväggar med ett tunt lager peptidoglykan. Cellväggen inkluderar också ett yttre membran med lipopolysackarid (LPS) molekyler fästa.
• Gram-negativa bakterier fläckar rosa när de utsätts för en Gram-fläckprocedur.
• Medan både Gram-positiva och Gram-negativa bakterier producerar exotoxiner producerar endast Gram-negativa bakterier endotoxiner.

• Silhavy, T. J., et al. "Bakteriecellens kuvert." Cold Spring Harbour Perspectives in Biology, vol. 2, nej. 5, 2010, doi: 10.1101 / cshperspect.a000414.
• Swoboda, Jonathan G., et al. "Väggteikoinsyrafunktion, biosyntes och hämning." ChemBioChem, vol. 11, nej. 1 juni 2009, sid. 35–45., Doi: 10.1002 / cbic.200900557.