Грамположительные против грамотрицательных бактерий

Датский ученый Ганс Кристиан Грам изобрел метод дифференциации двух типов бактерий на основе структурных различий в клеточных стенках. В его тесте бактерии, которые сохраняют кристаллический фиолетовый краситель, делают это из-за толстого слоя пептидогликана и называются Грамположительные бактерии. Напротив, Грамотрицательные бактерии не сохраняют фиолетовый краситель и окрашены в красный или розовый цвет. По сравнению с грамположительными бактериями грамотрицательные бактерии более устойчивы к антителам из-за их непроницаемой клеточной стенки. Эти бактерии имеют широкий спектр применения - от медицинского лечения до промышленного использования и производства швейцарских сыров..

Сравнительная таблица

Грамотрицательные бактерии в сравнении с грамположительными бактериями

	Грамотрицательные бактерии	Грамположительные бактерии
Грамм реакция	Может быть обесцвечен, чтобы принять встречное пятно (Сафранин или Фуксин); красные или розовые пятна, они не сохраняют окраску по Граму при стирке в абсолютном спирте и ацетоне.	Сохраняют кристаллический фиолетовый краситель и окрашивают в темно-фиолетовый или фиолетовый цвет, они остаются окрашенными в синий или фиолетовый цвет с граммовой окраской при стирке в абсолютном спирте и воде.
Пептидогликановый слой	Тонкий (однослойный)	Толстый (многослойный)
Тейхоевые кислоты	Отсутствует	Присутствует во многих
Периплазматическое пространство	настоящее время	Отсутствует
Внешняя мембрана	настоящее время	Отсутствует
Содержание липополисахарида (ЛПС)	Высоко	Практически нет
Содержание липидов и липопротеинов	Высокий (из-за наличия внешней мембраны)	Низкий (у кислотоустойчивых бактерий липиды связаны с пептидогликаном)
Жгутиковая структура	4 кольца в базальном теле	2 кольца в базальном теле
Токсины произведены	В первую очередь эндотоксины	В первую очередь экзотоксины
Стойкость к физическим нарушениям	Низкий	Высоко
Ингибирование основными красителями	Низкий	Высоко
Восприимчивость к анионным моющим средствам	Низкий	Высоко
Стойкость к азиду натрия	Низкий	Высоко
Стойкость к сушке	Низкий	Высоко
Композиция клеточной стенки	Толщина клеточной стенки составляет 70-120 Å (онгстрём); двухслойный. Содержание липидов 20-30% (высокое), содержание мурейна 10-20% (низкое).	Толщина клеточной стенки составляет 100-120 Å; однослойный. Содержание липидов в клеточной стенке низкое, тогда как содержание мурейна составляет 70-80% (выше)..
мезосомы	Мезосома менее заметна.	Мезосома более заметна.
Устойчивость к антибиотикам	Более устойчив к антибиотикам.	Более восприимчивы к антибиотикам

Содержание: грамположительные против грамотрицательных бактерий

• 1 Окрашивание и идентификация
• 2 Патогенез у человека
• 3 грамположительных кокки
• 4 Коммерческое использование непатогенных грамположительных бактерий
• 5 грамм-неопределенных и грамм-переменных бактерий
• 6 Ссылки

Окрашивание и идентификация

Микроскопическое изображение зубного налета, показывающее грамположительные (фиолетовые) и отрицательные (красные) бактерии

В тесте на окрашивание по Граму бактерии промывают обесцвечивающим раствором после окрашивания кристаллическим фиолетовым. При добавлении контрстейна, такого как сафранин или фуксин, после мытья грамотрицательные бактерии окрашиваются в красный или розовый цвет, а грамположительные бактерии сохраняют свой кристаллический фиолетовый краситель..

Это связано с различием в структуре их бактериальной клеточной стенки. У грамположительных бактерий нет наружной клеточной мембраны, обнаруженной у грамотрицательных бактерий. Клеточная стенка грамположительных бактерий содержит большое количество пептидогликана, который отвечает за сохранение кристаллического фиолетового красителя..

Грамположительные и отрицательные бактерии в основном дифференцируются по структуре клеточной стенки

Следующие видео демонстрируют окрашивание грамположительных и отрицательных бактерий соответственно.

Патогенез у человека

Как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии могут быть патогенными (см. Список патогенных бактерий). Известно, что шесть грамположительных родов бактерий вызывают заболевание у людей: стрептококки, стафилококки, коринебактерии, листерии, бациллы и клостридии. Еще 3 вызывают заболевания у растений: Rathybacter, Leifsonia и Clavibacter..

Многие грамотрицательные бактерии также являются патогенными, например, Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis и Yersinia pestis. Грамотрицательные бактерии также более устойчивы к антибиотикам, потому что их наружная мембрана содержит комплексный липополисахарид (LPS), липидная часть которого действует как эндотоксин. Они также развивают сопротивление раньше:

Многие грамотрицательные бактерии, они выходят из коробки, если хотите, устойчивы к ряду важных антибиотиков, которые мы могли бы использовать для их лечения. Мы говорим об агентах с такими именами, как Acinetobacter, Pseudomonas, E. coli. Это бактерии, которые исторически очень хорошо справляются с задачей быстрого развития устойчивости к антибиотикам. У них есть много хитростей в рукавах для развития устойчивости к антибиотикам, поэтому они представляют собой группу агентов, которые могут быстро стать резистентными, могут создавать серьезные проблемы для устойчивости. И то, что мы видели за последнее десятилетие, - это то, что эти грамотрицательные препараты очень быстро становятся все более и более устойчивыми ко всем имеющимся у нас препаратам для их лечения..

Большая устойчивость грамотрицательных бактерий также распространяется на недавно открытый класс антибиотиков, который был объявлен в начале 2015 года после десятилетней засухи в новых антибиотиках. Эти препараты вряд ли будут работать на грамотрицательных бактериях.

Структура грамположительной бактериальной клетки.

Грамположительные кокки

Бактерии классифицируются в зависимости от формы их клеток на бациллы (в форме палочек) и кокки (в форме сферы). Типичные грамположительные пятна кокков включают (фотографии):

• Кластеры: обычно характерные для стафилококк, такие как S. aureus
• Цепочка: обычно характерная для стрептококк, такие как S. pneumoniae, стрептококки группы B
• Тетрад: обычно характерный для Micrococcus.

Грамположительные бациллы имеют тенденцию быть толстыми, тонкими или ветвящимися.

Коммерческое использование непатогенных грамположительных бактерий

Многие виды стрептококков являются непатогенными и образуют часть комменсального микробиома человека рта, кожи, кишечника и верхних дыхательных путей. Они также являются необходимым ингредиентом при производстве сыра Emmentaler (Swiss).

Непатогенные виды коринебактерий используются в промышленном производстве аминокислот, нуклеотидов, биоконверсии стероидов, деградации углеводородов, старении сыра, производстве ферментов и т. Д..

Многие виды Bacillus способны выделять большое количество ферментов..

• Bacillus amyloliquefaciens является источником природной антибиотической протеин-барназы (рибонуклеазы), альфа-амилазы, используемой в гидролизе крахмала, протеазы субтилизина, используемой с моющими средствами, и рестриктазы BamH1, используемой в исследованиях ДНК..
• C. thermocellum может утилизировать отходы лигноцеллюлозы и генерировать этанол, что делает его возможным кандидатом для использования в производстве этанольного топлива. Он анаэробен и теплолюбив, что снижает стоимость охлаждения.
• C. acetobutylicum, также известный как организм Вейцмана, впервые был использован Хаимом Вейцманом для производства ацетона и биобутанола из крахмала в 1916 году для производства пороха и тротила..
• C. botulinum производит потенциально смертельный нейротоксин, который используется в разбавленной форме в препарате Ботокс. Он также используется для лечения спастической кривошеи и оказывает помощь в течение приблизительно 12-16 недель..

Анаэробная бактерия C. ljungdahlii может вырабатывать этанол из одноуглеродистых источников, включая синтез-газ, смесь оксида углерода и водорода, которая может быть получена в результате частичного сжигания либо ископаемого топлива, либо биомассы.

Грамм-неопределенные и грамм-переменные бактерии

Не все бактерии могут быть надежно классифицированы посредством окрашивания по Граму. Например, кислотоустойчивые бактерии или переменные по Граму не реагируют на окрашивание по Граму.

Ссылки

• Сравнительная характеристика грамположительных и грамотрицательных бактерий - Университет Мэриленд
• Грамположительные бактерии - изображения типичных пятен - Университет Пенсильвании
• Википедия: грамотрицательные бактерии
• Википедия: грамположительные бактерии
• Википедия: Окрашивание по Граму