Διαφορά μεταξύ θετικών κατά Gram και αρνητικών κατά Gram βακτηρίων

Κύρια διαφορά – Gram θετικά έναντι Gram αρνητικών βακτηρίων

Gram θετικά και gram αρνητικά βακτήρια είναι οι δύο τύποι βακτηρίων, που διαφοροποιούνται με την τεχνική χρώσης gram. Η χρώση Gram αναπτύχθηκε από τον Cristian Gram το 1884. Η χρώση που χρησιμοποιήθηκε κατά τη διάρκεια της τεχνικής είναι η κρυσταλλική βιολετί. Τα θετικά κατά Gram βακτήρια είναι πιο ευαίσθητα στα αντιβιοτικά λόγω της έλλειψης εξωτερικής μεμβράνης. Δεδομένου ότι τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια περιέχουν μια εξωτερική μεμβράνη, είναι λιγότερο ευαίσθητα στα αντιβιοτικά. Επομένως, τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια είναι πιο παθογόνα σε σύγκριση με τα θετικά κατά Gram βακτήρια. Η κύρια διαφορά μεταξύ θετικών και gram αρνητικών βακτηρίων είναι ότι τα gram θετικά βακτήρια περιέχουν ένα παχύ κυτταρικό τοίχωμα πεπτιδογλυκάνης μαζί με τεϊχοϊκό οξύ, επιτρέποντας στα βακτήρια να χρωματιστούν μοβ κατά τη χρώση κατά gram, ενώ τα αρνητικά κατά gram βακτήρια περιέχουν ένα λεπτό κυτταρικό τοίχωμα πεπτιδογλυκάνης χωρίς τειχοϊκό οξύ , επιτρέποντας στο κυτταρικό τοίχωμα να χρωματιστεί ροζ κατά τη διάρκεια της χρώσης με πάγκο .

Αυτό το άρθρο εξερευνά, 

1. Τι είναι τα θετικά κατά Gram βακτήρια
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Δομή κυτταρικού τοιχώματος, Παραδείγματα
2. Τι είναι τα Gram αρνητικά βακτήρια
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Κυψέλη και Δομή Φάκελου Κυψέλης
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των Gram θετικών και των Gram αρνητικών βακτηρίων

Τι είναι τα θετικά κατά Gram βακτήρια

Τα βακτήρια που διατηρούν την κρυσταλλική βιολετί κηλίδα κατά τη χρώση με gram, δίνοντας το θετικό χρώμα για τις δοκιμές, ονομάζονται θετικά κατά gram βακτήρια. Εμφανίζονται σε μωβ χρώμα στο μικροσκόπιο με χρώση. Το παχύ στρώμα πεπτιδογλυκάνης που υπάρχει στα gram θετικά βακτήρια είναι υπεύθυνο για τη διατήρηση του λεκέ ακόμα και μετά τον αποχρωματισμό. Ένα από τα πιο χαρακτηριστικά γνωρίσματα των θετικών κατά Gram βακτηρίων είναι ότι είναι πιο ευαίσθητα στα αντιβιοτικά λόγω έλλειψης εξωτερικής μεμβράνης. Η χρώση σε γραμμάρια των ειδών Bacillus σε σχήμα ράβδου φαίνεται στην εικόνα 1 .

Εικόνα 1:Είδος βάκιλλου σε σχήμα ράβδου χρωματισμένο με γραμμάρια

Δομή κυτταρικού τοιχώματος θετικών κατά Gram βακτηρίων

Τα Gram θετικά βακτήρια περιέχουν ένα συνεχές κυτταρικό τοίχωμα που ονομάζεται σάκος, το οποίο έχει πάχος 20-80 nm. Το κυτταρικό τοίχωμα αποτελείται από πεπτιδογλυκάνη γνωστή ως μουρεΐνη. Οι πεπτιδογλυκάνες περιέχουν μια ραχοκοκαλιά γλυκάνης, η οποία αποτελείται τόσο από Ν-ακετυλιωμένο μουραμικό οξύ όσο και από γλυκοζαμίνη. Στα θετικά κατά Gram βακτήρια, αυτή η σπονδυλική στήλη γλυκάνης συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με ολιγοπεπτίδια. Τα αντιβιοτικά β-λακτάμης στοχεύουν το ένζυμο τρανπεπτιδάση που εμπλέκεται στη διασύνδεση. Σε ορισμένα gram θετικά βακτήρια, το τεϊχοϊκό οξύ βρίσκεται, ομοιοπολικά συνδεδεμένο με τη ραχοκοκαλιά της πεπτιδογλυκάνης. Το τεϊχοϊκό οξύ φέρει ισχυρό αρνητικό φορτίο και είναι έντονα αντιγονικό. Η δομή του θετικού κατά Gram κυτταρικού τοιχώματος φαίνεται στο σχήμα 2 .

Εικόνα 2:Θετικό κατά Gram κυτταρικό τοίχωμα

Τι είναι τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια

Τα βακτήρια που δεν διατηρούν τον λεκέ από κρυσταλλική βιολέτα κατά τη χρώση κατά gram ονομάζονται αρνητικά κατά gram βακτήρια. Η στιβάδα της πεπτιδογλυκάνης, η οποία είναι υπεύθυνη για τη συγκράτηση της κρυσταλλικής ιώδους χρώσης, είναι λεπτή σε αρνητικά κατά gram βακτήρια και βρίσκεται ανάμεσα στην εσωτερική κυτταροπλασματική μεμβράνη και την εξωτερική μεμβράνη των βακτηρίων. Επομένως, τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια μπορούν να χρωματιστούν από την αντίθετη χρώση, τη σαφρανίνη κατά τη διάρκεια της τεχνικής χρώσης gram, δίνοντας το κόκκινο έως ροζ χρώμα. Escherichia coli είναι gram αρνητικό και χρησιμοποιείται ως πρότυπος οργανισμός στις περισσότερες βακτηριακές μελέτες. Τα Gram αρνητικά βακτήρια είναι πιο παθογόνα λόγω της μικρότερης ευαισθησίας τους στα αντιβιοτικά. Η αντίσταση στα αντιβιοτικά των gram αρνητικών βακτηρίων δίνεται από την εξωτερική μεμβράνη που υπάρχει σε αυτά τα βακτήρια. Neisseria gonorrhoeae , Pseudomonas aeruginosa και Yersinia pestis Όπως τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια είναι παθογόνα.

Εικόνα 3:Gram αρνητικοί κόκκοι και θετικά κατά Gram βακτήρια σε σχήμα ράβδου σε χρώση gram

Δομή κυτταρικού τοιχώματος και κυτταρικού φακέλου των Gram αρνητικών βακτηρίων

Το κυτταρικό τοίχωμα των gram αρνητικών βακτηρίων έχει πάχος 5-10 nm και περιέχει μια μονοστιβάδα πεπτιδογλυκάνης. Η ραχοκοκαλιά της πεπτιδογλυκάνης είναι μερικώς διασταυρωμένη σε αρνητικά κατά Gram βακτήρια. Το τεϊχοϊκό οξύ δεν βρίσκεται στο κυτταρικό τοίχωμα των gram αρνητικών βακτηρίων. Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια αποτελούνται από ένα κυτταρικό περίβλημα στο εξωτερικό του κυτταρικού τοιχώματος, που ονομάζεται εξωτερική μεμβράνη, το οποίο έχει πάχος 7,5-10 nm. Στην εξωτερική μεμβράνη των gram αρνητικών βακτηρίων βρίσκονται λιποπολυσακχαρίτες που χρησιμεύουν ως ενδοτοξίνες. Η εξωτερική μεμβράνη είναι μη ομοιοπολικά αγκυρωμένη σε λιποπρωτεΐνες, που ονομάζονται λιποπρωτεΐνες του Braun, οι οποίες είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένες με το στρώμα της πεπτιδογλυκάνης. Η εσωτερική και η εξωτερική μεμβράνη προσκολλώνται μεταξύ τους με εκατοντάδες μπαλώματα Bayer.

Εικόνα 4:Gram αρνητικό κυτταρικό τοίχωμα

Διαφορά μεταξύ θετικών κατά Gram και αρνητικών κατά Gram βακτηρίων

Χρώση γραμμαρίων

Gram θετικά βακτήρια: Τα θετικά κατά Gram βακτήρια διατηρούν τον λεκέ από κρυσταλλική βιολέτα κατά τη διάρκεια της χρώσης κατά gram, δίνοντας το θετικό αποτέλεσμα.

Gram αρνητικά βακτήρια: Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια δεν διατηρούν τον λεκέ από κρυσταλλική βιολέτα κατά τη διάρκεια της χρώσης κατά gram, δίνοντας το αρνητικό αποτέλεσμα.

Εμφάνιση στο μικροσκόπιο

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Τα θετικά κατά Gram βακτήρια εμφανίζονται σε μωβ χρώμα κάτω από το μικροσκόπιο.

Gram αρνητικά βακτήρια: Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια εμφανίζονται σε ροζ χρώμα διατηρώντας την αντίχρηση σαφρανίνη.

Εξωτερική μεμβράνη

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Η εξωτερική μεμβράνη υπάρχει σε gram θετικά βακτήρια.

Gram αρνητικά βακτήρια: Το εξωτερικό στρώμα απουσιάζει στα gram αρνητικά βακτήρια.

Στράβα πεπτιδογλυκάνης

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Το στρώμα πεπτιδογλυκάνης είναι παχύ και πολυστρωματικό.

Gram αρνητικά βακτήρια: Το στρώμα πεπτιδογλυκάνης είναι λεπτό και μονοστρωματικό.

Περιπλασματικός χώρος

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Ο περιπλασματικός χώρος απουσιάζει στα gram θετικά βακτήρια.

Gram αρνητικά βακτήρια: Ο περιπλασματικός χώρος υπάρχει σε gram αρνητικά βακτήρια.

Πάχος του κυτταρικού τοιχώματος

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Το πάχος του κυτταρικού τοιχώματος σε gram θετικά βακτήρια είναι περίπου 20-80 nm.

Gram αρνητικά βακτήρια: Το κυτταρικό τοίχωμα των gram αρνητικών βακτηρίων έχει πάχος περίπου 5-10 nm.

Υφή του κυτταρικού τοιχώματος

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Το κυτταρικό τοίχωμα των θετικών κατά Gram βακτηρίων είναι λείο.

Gram αρνητικά βακτήρια: Το κυτταρικό τοίχωμα των gram αρνητικών βακτηρίων είναι κυματιστό.

Περιεκτικότητα λιποπολυσακχαρίτη (LPS) στον τοίχο

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Το κυτταρικό τοίχωμα των θετικών κατά Gram βακτηρίων δεν περιέχει ουσιαστικά καμία περιεκτικότητα σε λιποπολυσακχαρίτες.

Gram αρνητικά βακτήρια: Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια περιέχουν υψηλή περιεκτικότητα σε λιποπολυσακχαρίτες στο κυτταρικό τους τοίχωμα.

Περιεκτικότητα σε λιπίδια και λιποπρωτεΐνες

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Η περιεκτικότητα σε λιπίδια και λιποπρωτεΐνες είναι χαμηλή στο κυτταρικό τοίχωμα των θετικών κατά Gram βακτηρίων.

Gram αρνητικά βακτήρια: Η περιεκτικότητα σε λιπίδια και λιποπρωτεΐνες είναι υψηλή στο κυτταρικό τοίχωμα των gram αρνητικών βακτηρίων.

Murein

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Το κυτταρικό τοίχωμα των θετικών κατά Gram βακτηρίων περιέχει 70-80% μουρεΐνη.

Gram αρνητικά βακτήρια: Το κυτταρικό τοίχωμα των gram αρνητικών βακτηρίων περιέχει 10-20% μουρεΐνη.

Πόροι στην εξωτερική μεμβράνη

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Οι πορίνες απουσιάζουν στην εξωτερική μεμβράνη των θετικών κατά Gram βακτηρίων.

Gram αρνητικά βακτήρια: Πορίνες ή υδρόφιλα κανάλια υπάρχουν στην εξωτερική μεμβράνη των gram αρνητικών βακτηρίων.

Τειχοϊκό οξύ

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Το τεϊχοϊκό οξύ υπάρχει στη μεμβράνη των θετικών κατά Gram βακτηρίων.

Gram αρνητικά βακτήρια: Το τεϊχοϊκό οξύ απουσιάζει από τη μεμβράνη των gram αρνητικών βακτηρίων.

Βασικό σώμα του μαστιγίου

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Το βασικό σώμα του μαστιγίου περιέχει δύο δακτυλίους σε gram θετικά βακτήρια.

Gram αρνητικά βακτήρια: Το βασικό σώμα του μαστιγίου περιέχει τέσσερις δακτυλίους σε gram αρνητικά βακτήρια.

Πίλι

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Τα θετικά κατά Gram βακτήρια δεν περιέχουν pili.

Gram αρνητικά βακτήρια: Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια περιέχουν pili.

Εξέχοντα μεσοσωμάτια

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Τα μεσοσωμάτια είναι πιο εμφανή στα gram θετικά βακτήρια.

Gram αρνητικά βακτήρια: Τα μεσοσωμάτια είναι λιγότερο εμφανή στα gram αρνητικά βακτήρια.

Αντίσταση σε σωματικές διαταραχές, αζίδιο του νατρίου και ξήρανση

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Η αντίσταση στη φυσική διαταραχή, το αζίδιο του νατρίου και το στέγνωμα είναι υψηλή σε gram θετικά βακτήρια.

Gram αρνητικά βακτήρια: Η αντίσταση στη φυσική διαταραχή, το αζίδιο του νατρίου και το στέγνωμα είναι χαμηλή σε gram αρνητικά βακτήρια.

Ευαισθησία σε ανιονικά απορρυπαντικά

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Η ευαισθησία στα ανιονικά απορρυπαντικά είναι υψηλή σε gram θετικά βακτήρια.

Gram αρνητικά βακτήρια: Η ευαισθησία στα ανιονικά απορρυπαντικά είναι χαμηλή σε gram αρνητικά βακτήρια.

Αναστολή από βασικές βαφές

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Η αναστολή από βασικές βαφές είναι υψηλή σε gram θετικά βακτήρια.

Gram αρνητικά βακτήρια: Η αναστολή από βασικές βαφές είναι χαμηλή σε gram αρνητικά βακτήρια

Διαρρύθμιση κυτταρικού τοιχώματος από λυσοζύμη

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Το κυτταρικό τοίχωμα των θετικών κατά Gram βακτηρίων είναι πιο επιρρεπές σε διάσπαση από τη λυσοζύμη.

Gram αρνητικά βακτήρια: Το κυτταρικό τοίχωμα των gram αρνητικών βακτηρίων είναι λιγότερο επιρρεπές σε διάσπαση από τη λυσοζύμη.

Παθογένεια

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Μερικοί τύποι παθογόνων βακτηρίων είναι gram θετικοί.

Gram αρνητικά βακτήρια: Τα περισσότερα παθογόνα βακτήρια είναι gram αρνητικά.

Τοξίνες

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Οι εξωτοξίνες παράγονται από gram θετικά βακτήρια.

Gram αρνητικά βακτήρια: Είτε οι ενδοτοξίνες είτε οι εξωτοξίνες παράγονται από gram αρνητικά βακτήρια.

Ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Τα θετικά κατά Gram βακτήρια είναι πιο ευαίσθητα σε αντιβιοτικά όπως η πενικιλλίνη και η σουλφοναμίδη.

Gram αρνητικά βακτήρια: Τα Gram αρνητικά βακτήρια είναι πιο ανθεκτικά στα αντιβιοτικά. Όμως, είναι ευαίσθητα στη στρεπτομυκίνη, τη χλωραμφενικόλη και την τετρακυκλίνη.

Παραδείγματα

Θετικά κατά Gram βακτήρια: Οι Lactobacillus, Actinomyces, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Staphylococci και Streptococci είναι παραδείγματα για gram θετικά βακτήρια.

Gram αρνητικά βακτήρια: Acetobacter, Chlamydia, Borrelia, Bortadella, Burkholderia, Enterobacter, Escherichia, Helicobacter, Klebsiella και Neisseria είναι παραδείγματα gram αρνητικών βακτηρίων.

Συμπέρασμα

Gram θετικό και gram αρνητικό είναι δύο διαφοροποιήσεις που βρίσκονται στα βακτήρια, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ταξινόμηση των βακτηρίων. Η διαφοροποίηση βασίζεται στο πάχος της στιβάδας της πεπτιδογλυκάνης, η οποία βρίσκεται στο κυτταρικό τοίχωμα. Η πεπτιδογλυκάνη βρίσκεται τόσο σε gram θετικά όσο και σε gram αρνητικά βακτήρια. Παρέχει μηχανική υποστήριξη και το χαρακτηριστικό σχήμα στα βακτήρια. Το στρώμα πεπτιδογλυκάνης των θετικών κατά Gram βακτηρίων είναι πολυστρωματικό. Αλλά, είναι μια μονοστιβάδα σε gram αρνητικά βακτήρια. Λόγω του πάχους του στρώματος της πεπτιδογλυκάνης, τα θετικά κατά Gram βακτήρια είναι ικανά να συγκρατούν τη χρώση gram, σύμπλοκο κρυσταλλικής βιολέτας-Ιωδίου, μέσα στο κυτταρικό τοίχωμα. Ως εκ τούτου, μπορούν να απεικονιστούν στο μικροσκόπιο σε μωβ χρώμα. Ωστόσο, τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια δεν μπορούν να συγκρατήσουν τη χρώση gram και μπορούν να χρωματιστούν από τη σαφρανίνη αντίθετης χρώσης. Από την άλλη πλευρά, τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια περιέχουν μια εξωτερική μεμβράνη, η οποία δίνει στο αντιβιοτικό αντίσταση στα βακτήρια. Ορισμένα βακτήρια όπως το Mycoplasma Τα είδη στερούνται πεπτιδογλυκάνες στο κυτταρικό τοίχωμα και δεν μπορούν να διακριθούν ως gram θετικά ή gram αρνητικά. Αυτά τα είδη φέρουν ορισμένες μεμβρανικές δομές τόσο κατά Gram θετικών όσο και αρνητικών κατά Gram βακτηρίων. Η κύρια διαφορά μεταξύ gram θετικών και αρνητικών κατά Gram βακτηρίων είναι το πάχος του στρώματος πεπτιδογλυκάνης του κυτταρικού τοιχώματος που υπάρχει σε κάθε βακτήριο.