BAKTERIE GRAMUJEMNE: CHARAKTERYSTYKA, BUDOWA, CHOROBY - BIOLOGIA - 2025

Te bakterie Gram-ujemne są bakterie, które nie zachowują fioletem krystalicznym barwnika przy zastosowaniu Grama. Z tego powodu barwią się na czerwono lub lekko różowo, a nie na niebiesko lub fioletowo, jak robią to bakterie Gram-dodatnie. Kolor uzyskany przez bakterie Gram-ujemne wynika z innego barwnika, którym może być fuksyna lub safranina.

Różnica w zabarwieniu związana jest z naturą ściany komórkowej w obu grupach organizmów. Podczas barwienia fiolet krystaliczny wiąże się ze ścianą komórkową bakterii i tworzy nierozpuszczalny w wodzie kompleks z jodem zawartym w lugolu (inny związek stosowany w barwieniu metodą Grama).

Różowe bakterie Gram-ujemne. Zrobione i zredagowane przez: Microrao.

Ściana komórkowa bakterii Gram-dodatnich jest gruba i złożona, ponieważ po potraktowaniu alkoholem lub acetonem zachowuje kompleks utworzony przez fiolet krystaliczny i jod. Ściana komórkowa bakterii Gram-ujemnych jest prostsza i nie zatrzymuje fioletu krystalicznego.

Bakterie te są wszechobecne i występują praktycznie w każdym środowisku na ziemi, zdolnym do podtrzymywania życia. Grupa zawiera gatunki patogenne dla ludzi, które są związane z infekcjami dróg moczowych, dróg oddechowych i przewodu pokarmowego; niektóre z nich są nabywane w tych samych ośrodkach zdrowia (szpitalnych).

Charakterystyka ogólna

Główną cechą tej grupy bakterii jest to, że wybarwiają się na czerwono lub różowo techniką barwienia metodą Grama. Podczas tej techniki barwienia różnicowego wszystkie bakterie wybarwiają się na niebiesko lub fioletowo, ale tylko bakterie Gram-dodatnie są w stanie zachować takie zabarwienie po potraktowaniu alkoholem lub acetonem.

Bakterie te mają dwie błony lipidowe, jedną reprezentowaną przez błonę cytoplazmatyczną, a drugą zewnętrzną w stosunku do ściany komórkowej. Występuje wyłącznie u bakterii Gram-ujemnych i na ogół składa się z fosfolipidów i lipopolisacharydów.

Lipidowy składnik lipopolisacharydów błony zewnętrznej jest znany jako lipid A i działa jako endotoksyna, która po wejściu do układu krążenia wywołuje toksyczną reakcję, która może nawet wywołać wstrząs endotoksyczny.

Ściana komórkowa składa się z peptydoglikanów tworzących cienką warstwę i nie zawiera kwasów teichojowego i lipotejchojowego, w przeciwieństwie do bakterii Gram-dodatnich, które składają się z kilku warstw peptydoglikanów i zawierają oba rodzaje kwasów. Służą one do zakotwiczenia otoczki jądrowej w błonie cytoplazmatycznej.

Wici bakterii Gram-ujemnych, jeśli występują, mają cztery pierścienie podtrzymujące (po dwa na każdą membranę), podczas gdy u bakterii Gram-dodatnich mają tylko dwa pierścienie podtrzymujące, ponieważ mają tylko jedną membranę.

Struktura

Średnia komórka prokariotyczna.

Wszystkie bakterie nie mają jądra, a materiał chromosomowy nie jest oddzielony od cytoplazmy błoną jądrową. Rybosomy są również osadzone w cytoplazmie.

Bakteria Gram-ujemna składa się z dwóch błon komórkowych i ściany komórkowej pomiędzy nimi. Pomiędzy ścianą komórkową a błoną wewnętrzną znajduje się peryplazma. Oprócz tego może czasami prezentować wici, fimbrie, torebki i bardzo wyjątkowo zarodniki.

Ściana komórkowa

Ściana komórkowa składa się głównie z peptydoglikanu, polimeru składającego się z powtarzających się jednostek N-acetyloglukozaminy i kwasu N-acetylomuraminowego, które tworzą cienką warstwę.

Błona zewnętrzna jest ściśle związana z peptydoglikanem i stanowi część ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych.

Zewnętrzna męmbrana

Błona zewnętrzna zawiera fosfolipidy, lipopolisacharydy i białka błonowe. Lipopolisacharydy składają się z lipidu A (część lipidowa), polisacharydu O i między nimi innego łańcucha polisacharydów. Lipid A jest zanurzony w błonie, a polisacharyd O w zewnętrznej powierzchni.

Lipipopolisacharyd (LPS) jest endotoksyną, której toksyczny potencjał zawdzięczany jest lipidowi A. Ponieważ lipid ten jest zanurzony w błonie, jego działanie toksyczne pojawia się dopiero po lizie komórki bakteryjnej.

Peryplazma

Galaretowata substancja składająca się z wody i wysokich stężeń białek oraz peptydoglikanu. Ogromne znaczenie w metabolizmie energetycznym bakterii Gram-ujemnych znajduje się pomiędzy ścianą komórkową a błoną cytoplazmatyczną (przestrzeń peryplazmatyczna).

Obraz mikroskopowy (powiększenie X 1000) bakterii Gram-dodatnich (Staphylococcus aureus, kolor fioletowy) i Gram-ujemnych (Escherichia coli, kolor różowy). Zrobione i zredagowane z: Y tambe.

Błona komórkowa

Błona komórkowa to struktura, która oddziela przestrzeń wewnątrzkomórkową od środowiska zewnętrznego. Jest to membrana półprzepuszczalna, około 8 nm, z natury lipidowa, podobna w budowie do innych bakterii i różniąca się od błony eukariotycznej, ponieważ ta ostatnia zawiera sterole, podczas gdy bakteryjna nie.

Cytoplazma

Jest to zawartość komórek ograniczona przez błonę cytoplazmatyczną i zawierająca rybosomy, nukleoidy i różne makrocząsteczki w zawiesinie.

Rybosomy

W bakteriach Gram-ujemnych rybosomy mogą występować pojedynczo w cytoplazmie, w grupach lub w łańcuchach związanych z informacyjnym RNA, zwanych poliryboosomami.

Bakteryjne DNA

Jak we wszystkich bakteriach, bakteryjne DNA nie jest zawarte w jądrze. Ten materiał genetyczny składa się z podwójnej nici DNA o okrągłym kształcie.

Fimbriae lub pilis

Fimbrie lub pilis to nitkowate struktury, które są rozmieszczone głównie na zewnętrznej powierzchni bakterii Gram-ujemnych. Pomimo podobieństwa do wici, nie są używane do przemieszczania, ale do innych funkcji, takich jak przyleganie do tkanek żywiciela lub reprodukcja.

Kapsuła

Kapsułka to struktura, która może być obecna w każdym typie bakterii. Nie jest strukturą życiową, ponieważ jej utrata nie wpływa na żywotność bakterii, ale jest ważna, ponieważ chroni organizm przed fagocytozą. Jeśli występuje, znajduje się na zewnątrz ściany komórkowej.

Zwykle składa się z polisacharydów o wyglądzie śluzowym. Stanowi czynnik zjadliwości dla niektórych bakterii.

Zarodniki

Struktury te znajdują się prawie wyłącznie w pałeczkach Gram-dodatnich, z wyjątkiem jednego gatunku Gram-ujemnego (Coxiella burnetti), który również je posiada. Powstają wewnątrz organizmu, dlatego nazywane są przetrwalnikami i są strukturami wysoce odpornymi na niekorzystne czynniki środowiskowe, a także promieniowanie i chemiczne środki dezynfekujące.

Rozłóg

Wić bakteryjna jest strukturą w kształcie bicza, która służy do poruszania się. Ich liczba i rozmieszczenie na powierzchni bakterii różni się w zależności od gatunku.

Choroby

Bakterie Gram-ujemne, zwłaszcza Enterobacteriaceae i bakterie niefermentujące, mają duże znaczenie medyczne, ponieważ są przyczyną wielu różnych chorób zakaźnych, wśród których możemy wymienić:

Infekcje dróg moczowych

Gram-ujemne bakterie dróg moczowych można podzielić na dwa typy: endogenne i egzogenne. Do infekcji endogennych dochodzi, gdy bakterie kolonizują wstępujący przewód pokarmowy przez drogi moczowe. Egzogenne występują na ogół w wyniku używania zanieczyszczonych narzędzi podczas opieki medycznej.

Choroby te mogą dawać objawy miejscowe, jak w przypadku zapalenia pęcherza moczowego i gruczołu krokowego, lub przeciwnie, mogą przedstawiać objawy ogólnoustrojowe, takie jak gorączka i posocznica, które mogą wystąpić w przypadku odmiedniczkowego zapalenia nerek lub ropnia nerki.

Infekcje w obrębie jamy brzusznej

Wiele bakterii Gram-ujemnych jest normalnymi przedstawicielami flory bakteryjnej przewodu pokarmowego, nie powodując żadnego rodzaju chorób, jednak są to patogeny oportunistyczne, które mogą powodować infekcje w przypadku zmian w przewodzie pokarmowym.

Infekcje te mogą być miejscowe i ograniczone do ścian przewodu pokarmowego, jak przy zapaleniu uchyłków lub zapaleniu pęcherzyka żółciowego, lub mogą rozprzestrzeniać się do jamy brzusznej powodując zapalenie otrzewnej.

Otrzewna jest błoną pokrywającą wszystkie wnętrzności celomiczne, więc zakażenie tej błony może szybko rozprzestrzenić się na wszystkie narządy. Zwykle w przypadku infekcji w obrębie jamy brzusznej, zwłaszcza w przypadku ropni, leczenie antybiotykami jest niewystarczające i należy zastosować opcje chirurgiczne.

Infekcje dróg oddechowych

Ten typ infekcji wiąże się z dużą zachorowalnością i śmiertelnością. Zwykle występuje u pacjentów szpitalnych lub poddanych leczeniu antybiotykami. Choroby układu oddechowego wywoływane przez bakterie Gram-ujemne obejmują zapalenie tchawicy i oskrzeli i zapalenie płuc.

Inne choroby

Bakterie Gram-ujemne są również związane z wieloma innymi chorobami, w tym rzeżączką, bakteryjnym zapaleniem opon mózgowych, a także z większością zakażeń szpitalnych.

Przykłady

Klebsiella pneumoniae

Klebsiella pneumoniae to bakteria w kształcie pałeczki, którą można znaleźć pojedynczo, w parach, w łańcuchach lub w grupach. Nie ma wici ani zarodni, ale przedstawia dobrze rozwiniętą torebkę.

Ta bakteria jest oportunistycznym patogenem związanym z różnymi infekcjami szpitalnymi, które mogą nawet powodować śmierć. W ostatnich latach pojawiły się hiperwirulentne szczepy, które są trudne do leczenia i wiążą się z poważnymi chorobami i śmiertelnością.

Neisseria gonorrhoeae

Bakteria ta jest diplococcus z sąsiednimi bokami ziarniaków spłaszczonymi i główną osią każdej komórki prostopadłą do głównej osi pary i generalnie ma torebkę i włosie na swojej powierzchni. Zwykle występuje w limfocytach polimorfojądrowych. Jest oksydazo-ujemny i dodatni dla katalazy.

Neisseria gonorrhea jest odpowiedzialna za chorobę zwaną rzeżączką lub krwawieniem, która jest chorobą przenoszoną drogą płciową.

Morganella morganii

Morganella morganii jest oksydazo-ujemną, fakultatywną bakterią beztlenową, która ma kształt prostego pręta, wiciowata w temperaturach poniżej 30 ° C, ale w temperaturze powyżej tej wici. Jest powszechnym członkiem przewodu pokarmowego ludzi i innych gatunków.

Chociaż zwykle występuje jako komensal dla przewodu pokarmowego bez powodowania chorób, jest patogenem oportunistycznym, który może powodować między innymi infekcje dróg moczowych, posocznicę, bakteriemię, biegunkę, zapalenie płuc, samoistne bakteryjne zapalenie otrzewnej lub dławicę Ludwiga.

Bibliografia

1. Spektrum chorób zakaźnych wywoływanych przez bakterie Gram-ujemne. Odzyskany z futurelearn.com
2. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall i BJ McCarthy (1978). Mikrobiologia. Wydanie 2. Holt, Rinehart i Winston.
3. Bakterie Gram-ujemne. Na Wikipedii. Odzyskany z en.wikipedia.org
4. C. Lyre. Morganella morganii: Charakterystyka, Choroby, które może wywołać, leczenie. Odzyskany z lifeder.com
5. C. Lyre. Klebsiella pneumoniae: charakterystyka, morfologia, zakażenie i choroby. Odzyskany z lifeder.com
6. S. Hogg (2005). Niezbędna mikrobiologia. John Wiley & Sons, LTD
7. N. Rodríguez. Bakterie Gram-ujemne: ściana komórkowa. Odzyskany zparais-sphynx.com