Gram-positief vs. Gram-negatieve bacteriën

Meest bacteriën zijn ingedeeld in twee brede categorieën: Gram-positief en Gram-negatief. Deze categorieën zijn gebaseerd op hun celwand samenstelling en reactie op de Gram vlektest. De Gram-kleuringsmethode, ontwikkeld door Hans Christian Gramidentificeert bacteriën op basis van de reactie van hun celwanden op bepaalde kleurstoffen en chemicaliën.

De verschillen tussen Gram-positieve en Gram-negatieve bacteriën zijn voornamelijk gerelateerd aan hun celwandsamenstelling. Gram-positieve bacteriën hebben celwanden die voornamelijk bestaan ​​uit een stof die uniek is voor bacteriën die bekend staan ​​als peptidoglycanof murein. Deze bacteriën kleuren paars na Gram-kleuring. Gram-negatieve bacteriën hebben celwanden met slechts een dunne laag peptidoglycaan en een buitenmembraan met een lipopolysaccharidecomponent die niet wordt aangetroffen in gram-positieve bacteriën. Gram-negatieve bacteriën kleuren rood of roze na Gram-kleuring.

De celwanden van Gram-positieve bacteriën

De Gram-positieve celwand heeft verschillende lagen peptidoglycan. De dikke lagen peptidoglycaan helpen de celmembraan en bieden een plaats van gehechtheid voor andere moleculen. De dikke lagen zorgen er ook voor dat Gram-positieve bacteriën het meeste van de kristalviolette kleurstof vasthouden tijdens Gram-kleuring, waardoor ze paars lijken. Gram-positieve celwanden bevatten ook ketens van teichoïnezuur die zich uitstrekken van het plasmamembraan door de peptidoglycaancelwand. Deze suikerhoudende polymeren helpen de celvorm te behouden en spelen een rol bij een goede celdeling. Teichoëzuur helpt sommige Gram-positieve bacteriën om cellen te infecteren en ziekte te veroorzaken.

Sommige Gram-positieve bacteriën hebben een extra component, mycolzuur, in hun celwanden. Mycolzuren produceren een wasachtige buitenlaag die mycobacteriën, zoals Mycobacterium tuberculosis, extra beschermt. Gram-positieve bacteriën met mycolzuur worden ook zuurvaste bacteriën genoemd omdat ze een speciale kleuringsmethode nodig hebben, bekend als zuurvaste kleuring, voor microscoopobservatie.

Pathogene Gram-positieve bacteriën veroorzaken ziekte door de afscheiding van giftige eiwitten bekend als exotoxinen. Exotoxinen worden gesynthetiseerd binnen de prokaryote cel en losgelaten in de buitenkant van de cel. Ze zijn specifiek voor bepaalde bacteriële vlekken en kunnen het lichaam ernstig beschadigen organen en weefsels. Sommige Gram-negatieve bacteriën produceren ook exotoxinen.

Gram-positieve kokken verwijzen naar Gram-positieve bacteriën die bolvormig zijn. Twee geslachten van Gram-positieve kokken die bekend staan ​​om hun rol als mens ziekteverwekkers zijn Staphylococcus en Streptococcus. Staphylococcus zijn bolvormig en hun cellen verschijnen in clusters nadat ze delen. Streptococcus-cellen verschijnen na deling als lange ketens van cellen. Voorbeelden van Gram-positieve kokken dat koloniseer de huid omvatten Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, en Streptococcus pyogenes.

Terwijl alle drie deel uitmaken van het normale menselijke microbiotakunnen ze onder bepaalde omstandigheden ziekten veroorzaken. Staphylococcus epidermidis vormen dikke biofilms en kunnen infecties veroorzaken die verband houden met geïmplanteerde medische apparaten.Sommige Staphylococcus aureus-stammen, zoals methicilline-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), resistent zijn geworden tegen antibiotica en kunnen leiden tot de ontwikkeling van een ernstige ziekte.Streptococcus pyogenes kan keelontsteking, roodvonk en vleesetende ziekten veroorzaken.

Net als Gram-positieve bacteriën, de Gram-negatief bacteriële celwand is samengesteld uit peptidoglycan. Het peptidoglycaan is echter een enkele dunne laag vergeleken met de dikke lagen in Gram-positieve cellen. Deze dunne laag houdt de oorspronkelijke kristalviolette kleurstof niet vast, maar neemt de roze kleur van de tegenkleuring op tijdens Gram-kleuring. De celwandstructuur van Gram-negatieve bacteriën is complexer dan die van Gram-positieve bacteriën. Tussen het plasmamembraan en de dunne peptidoglycaanlaag bevindt zich een gelachtige matrix die periplasmatische ruimte wordt genoemd. In tegenstelling tot Gram-positieve bacteriën, hebben Gram-negatieve bacteriën een buitenmembraan laag die buiten de peptidoglycaancelwand ligt. Membraaneiwitten, mureïne-lipoproteïnen, hechten het buitenmembraan aan de celwand.

Een ander uniek kenmerk van Gram-negatieve bacteriën is de aanwezigheid van lipopolysaccharide (LPS) moleculen op het buitenmembraan. LPS is een groot glycolipidencomplex dat bacteriën beschermt tegen schadelijke stoffen in hun omgeving. Het is ook een bacterieel toxine (endotoxine) dat bij mensen ontstekingen en septische shock kan veroorzaken als het in de bloed.Er zijn drie componenten van de LPS: lipide A, een kernpolysaccharide en een O-antigeen. De lipide A component hecht de LPS aan het buitenmembraan. Gehecht aan het lipide A is het kern polyssaccharide. Het bevindt zich tussen de lipide A-component en het O-antigeen. De O antigeen component is gehecht aan de kern polyssaccharide en verschilt tussen bacteriesoorten. Het kan worden gebruikt om specifieke stammen van schadelijke bacteriën te identificeren.

Gram-negatieve kokken verwijzen naar Gram-negatieve bacteriën die bolvormig zijn. Bacteriën van het geslacht Neisseria zijn voorbeelden van Gram-negatieve kokken die ziekten bij de mens veroorzaken. Neisseria meningitidis is diplococcus, wat betekent dat de sferische cellen in paren blijven na celdeling.Neisseriameningitidis veroorzaakt bacterieel meningitis en kan ook bloedvergiftiging en shock veroorzaken.

Nog een diplococcus-bacterie, N. gonorrhoeae, is de ziekteverwekker die verantwoordelijk is voor de seksueel overdraagbare aandoening gonorroe. Moraxella catarrhalis is een Gram-negatieve diplococcus die oorontstekingen veroorzaakt bij kinderen, infecties van de bovenste luchtwegen, endocarditis en meningitis.

Gram-negatief coccobacillus-bacteriën hebben bacteriële vormen die tussen bolvormig en staafvormig zijn. Bacteriën van het geslacht Haemophilus en Acinetobacter zijn coccobacilli die ernstige infecties veroorzaken. Haemophilus influenzae kan meningitis, infecties van de sinussen en longontsteking veroorzaken.Acinetobacter-soorten veroorzaken longontsteking en wondinfecties.

• De meeste bacteriën kunnen grofweg worden geclassificeerd als Gram-positief of Gram-negatief.
• Gram-positieve bacteriën hebben celwanden die zijn samengesteld uit dikke lagen peptidoglycaan.
• Gram-positieve cellen kleuren paars wanneer ze worden onderworpen aan een Gram-kleuringsprocedure.
• Gram-negatieve bacteriën hebben celwanden met een dunne laag peptidoglycan. De celwand bevat ook een buitenmembraan waaraan lipopolysaccharide (LPS) moleculen zijn bevestigd.
• Gram-negatieve bacteriën kleuren roze wanneer ze worden onderworpen aan een Gram-kleuringsprocedure.
• Terwijl zowel Gram-positieve als Gram-negatieve bacteriën exotoxinen produceren, produceren alleen Gram-negatieve bacteriën endotoxinen.

• Silhavy, T. J. et al. 'De bacteriële celenvelop.' Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, vol. 2, nee. 5, 2010, doi: 10.1101 / cshperspect.a000414.
• Swoboda, Jonathan G., et al. "Wall Teichoic Acid Function, Biosynthesis, and Inhibition." ChemBioChem, vol. 11, nee. 1, juni 2009, pp. 35–45., Doi: 10.1002 / cbic.200900557.