Gram-positiv vs Gram-negativ bakterier

Den danske forsker Hans Christian Gram utviklet en metode for å skille mellom to typer bakterier basert på strukturelle forskjeller i deres cellevegger. I sin test, bakterier som beholder krystall violet farge gjør det på grunn av et tykt lag av peptidoglycan og kalles Gram-positive bakterier. I motsetning, Gram-negative bakterier Ikke hold det fiolette fargestoffet og er farget rødt eller rosa. Sammenlignet med Gram-positive bakterier er Gram-negative bakterier mer resistente mot antistoffer på grunn av deres ugjennomtrengelige cellevegg. Disse bakteriene har et bredt spekter av applikasjoner, alt fra medisinsk behandling til industriell bruk og sveitsisk osteproduksjon.

Sammenligningstabell

Gram-negativ Bakterie versus Gram-positiv Bakterie sammenligning diagram

	Gram-negative bakterier	Gram-positive bakterier
Gram reaksjon	Kan avfarges for å akseptere kontrastfarge (Safranin eller Fuchsine); flekker rød eller rosa, beholder de ikke Gram flekken når de vaskes med absolutt alkohol og aceton.	Behold krystallfiolett fargestoff og flekk mørk fiolett eller lilla, de forblir fargede blå eller lilla med gram flekk når de vaskes med absolutt alkohol og vann.
Peptidoglykan lag	Tynn (enkeltlags)	Tykk (flerlags)
Teikosyre	Fraværende	Til stede i mange
Periplasmisk plass	nåværende	Fraværende
Ytre membran	Nåværende	Fraværende
Lipopolysakkarid (LPS) innhold	Høy	Nesten ingen
Lipid og lipoproteininnhold	Høy (på grunn av tilstedeværelse av ytre membran)	Lav (sure-raske bakterier har lipider knyttet til peptidoglykan)
Flagellar struktur	4 ringer i basal kropp	2 ringer i basallegemet
Toksiner produsert	Primært endotoksiner	Primært eksotoksiner
Motstand mot fysisk forstyrrelse	Lav	Høy
Inhibering av basiske fargestoffer	Lav	Høy
Følsomhet for anioniske vaskemidler	Lav	Høy
Motstand mot natriumazid	Lav	Høy
Motstand mot tørking	Lav	Høy
Cellveggsammensetning	Celleveggen er 70-120 Å (ångström) tykk; to lagdelt. Lipidinnhold er 20-30% (høyt), Mureininnhold er 10-20% (lavt).	Celleveggen er 100-120 Å tykk; enkelt lagret. Lipidinnholdet i celleveggen er lav, mens Mureininnholdet er 70-80% (høyere).
Mesosome	Mesosom er mindre fremtredende.	Mesosom er mer fremtredende.
Antibiotisk motstand	Mer resistent mot antibiotika.	Mer utsatt for antibiotika

Innhold: Gram-positiv vs Gram-negativ Bakterier

• 1 Farging og identifikasjon
• 2 patogenese hos mennesker
• 3 gram positiv Cocci
• 4 Kommersiell bruk av ikke-patogene Gram-positive bakterier
• 5 gram-ubestemte og gram-variable bakterier
• 6 Referanser

Farging og identifikasjon

Mikroskopisk visning av tannplakk, som viser Gram-positiv (lilla) og negative (røde) bakterier

I en Gram-flekkprøve vaskes bakterier med en avfarvende oppløsning etter å ha blitt farget med krystallviolett. Ved å legge til et motstander som safranin eller fuchsin etter vask, er Gram-negative bakterier farget rødt eller rosa, mens Gram-positive bakterier beholder deres krystallfargede fargestoff.

Dette skyldes forskjellen i strukturen av deres bakterielle cellevegg. Gram-positive bakterier har ikke en ytre cellemembran funnet i gramnegative bakterier. Cellevegget til Gram-positive bakterier er høy i peptidoglykan som er ansvarlig for å beholde krystallfiolettfargestoffet.

Gram-positive og negative bakterier er hovedsakelig differensiert av deres celleveggstruktur

Følgende videoer viser fargingen av henholdsvis Gram-positive og negative bakterier.

Patogenese hos mennesker

Både gram-positive og gram-negative bakterier kan være patogene (se liste over patogene bakterier). Seks gram positive bakterier er kjent for å forårsake sykdom hos mennesker: Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Listeria, Bacillus og Clostridium. En annen 3 forårsaker sykdommer i planter: Rathybacter, Leifsonia og Clavibacter.

Mange gram-negative bakterier er også patogene, for eksempel Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis og Yersinia pestis. Gram-negative bakterier er også mer resistente mot antibiotika fordi deres ytre membran omfatter et komplekst lipopolysakkarid (LPS) hvis lipiddel virker som en endotoksin. De utvikler også motstand tidligere:

Mange Gram-negative bakterier, de kommer ut av esken, hvis du vil, motstandsdyktig mot en rekke viktige antibiotika som vi kan bruke til å behandle dem. Vi snakker om agenter med navn som Acinetobacter, Pseudomonas, E. coli. Dette er bakterier som historisk har gjort en veldig god jobb med veldig raskt å utvikle motstand mot antibiotika. De har mange triks opp sine ermer for å utvikle motstand mot antibiotika, så de er en gruppe agenter som raskt kan bli resistente, kan utgjøre store utfordringer mot motstand. Og det vi har sett over det siste tiåret, blir disse Gram-negative agenter raskt og mer og mer motstandsdyktige mot alle agenter som vi har tilgjengelig for å behandle dem.

Større motstand av gram-negative bakterier gjelder også for en nyoppdaget klasse antibiotika som ble annonsert tidlig i 2015 etter en tiår lang tørke i nye antibiotika. Disse stoffene vil ikke sannsynligvis fungere på gram-negative bakterier.

Struktur av en gram-positiv bakteriecelle.

Gram positiv Cocci

Bakterier er klassifisert basert på deres celleform i baciller (stangformet) og kokker (kuleformet). Typiske Gram-positive kocci-flekker inkluderer (bilder):

• Klynger: vanligvis karakteristisk for Staphylococcus, slik som S. aureus
• Kjede: vanligvis karakteristisk for Streptococcus, slik som S. pneumoniae, B-gruppe streptokokker
• Tetrad: vanligvis karakteristisk for Micrococcus.

Gram-positive baciller har en tendens til å være tykk, tynn eller forgrening.

Kommersiell bruk av ikke-patogene Gram-positive bakterier

Mange streptokokker er ikke-patogene, og er en del av den kommensale humane mikrobiomet av munn, hud, tarm og øvre luftveier. De er også en nødvendig ingrediens i å produsere Emmentaler (sveitsisk) ost.

Ikke-patogene arter av corynebacterium brukes i industriell produksjon av aminosyrer, nukleotider, biokonversjon av steroider, nedbrytning av hydrokarboner, ostforbrenning, produksjon av enzymer osv..

Mange Bacillus-arter er i stand til å utskille store mengder enzymer.

• Bacillus amyloliquefaciens er kilden til en naturlig antibiotisk protein barnase (en ribonuklease), a-amylase som brukes i stivelseshydrolys, protease-subtilisinet som brukes med detergenter, og BamH1-restriksjonsenzymet som brukes i DNA-forskning.
• C. Thermocellum kan bruke lignocelluloseavfall og generere etanol, noe som gjør det til en mulig kandidat til bruk i produksjon av etanolbrensel. Det er anaerobt og er termofilt, noe som reduserer kjølingskostnadene.
• C. acetobutylicum, også kjent som Weizmann-organismen, ble først brukt av Chaim Weizmann for å produsere aceton og biobutanol fra stivelse i 1916 for produksjon av kryp og TNT.
• C. botulinum produserer et potensielt dødelig neurotoksin som brukes i en fortynnet form i legemidlet Botox. Det brukes også til å behandle spasmodisk torticollis og gir lettelse i ca 12-16 uker.

Den anaerobe bakterien C. ljungdahlii kan produsere etanol fra enkeltkoolkilder, inkludert syntesegass, en blanding av karbonmonoksid og hydrogen som kan genereres ved delvis forbrenning av enten fossile brensler eller biomasse.

Gram-ubestemte og Gram-variable bakterier

Ikke alle bakterier kan pålitelig klassifiseres gjennom Gram-farging. For eksempel reagerer ikke syrefaste bakterier eller Gram-variable på Gram-farging.

referanser

• Sammenligningsegenskaper for gram-positive og gram-negative bakterier - Univ. av Maryland
• Gram-positive bakterier - bilder av typiske flekkmønstre - Univ. av Pennsylvania
• wikipedia: Gram-negative bakterier
• wikipedia: Gram-positive bakterier
• wikipedia: Gramfarging