GRAM NEGATIVNE BAKTERIJE: ZNAČILNOSTI, ZGRADBA, BOLEZNI - BIOLOGIJA - 2026

Za negativne bakterije po Gramu so bakterije, ki se ne obdržijo kristal vijoličnim barvilo, kadar se uporablja barvanja po Gramu. Zaradi tega obarvajo rdečo ali svetlo rožnato barvo, namesto modre ali vijolične barve, kot to počnejo grampozitivne bakterije. Barva, ki jo pridobijo gram negativni, je posledica drugega barvila, ki je lahko fuksin ali safranin.

Razlika v obarvanosti je povezana z naravo celične stene v obeh skupinah organizmov. Med obarvanjem se kristalno vijolična veže na celično steno bakterij in tvori tudi v vodi netopni kompleks z jodom, ki ga vsebuje lugol (druga spojina, ki se uporablja pri barvanju po Gramu).

Pink Gram negativne bakterije. Vzeto in urejeno iz: Microrao.

Celična stena Gram pozitivnih bakterij je debele in zapletene narave, zato lahko obdrži kompleks, tvorjen s kristalno vijolično in jodom, kadar ga zdravimo z alkoholom ali acetonom. Celična stena gram negativnih bakterij je preprostejša in ne zadrži kristalno vijolične.

Te bakterije so vseprisotne in so prisotne v praktično vsakem okolju na zemlji, ki lahko podpira življenje. Skupina vsebuje patogene vrste za ljudi, ki so povezane z okužbami sečil, dihal in prebavil; nekateri so pridobljeni v istih zdravstvenih domovih (nosokomialni).

Splošne značilnosti

Glavna značilnost te skupine bakterij je, da obarvajo rdečo ali roza s tehniko obarvanja po Gramu. Med to razlikovalno tehniko obarvanja vse bakterije obarvajo modro ali vijolično, le Gram pozitivne pa obdržijo takšno obarvanje po obdelavi z alkoholom ali acetonom.

Te bakterije imajo dve lipidni membrani, eno od njih predstavlja citoplazmatska membrana in dodatno zunanjo celično steno. Pojavlja se izključno v gram-negativnih in je običajno sestavljen iz fosfolipidov in lipopolisaharidov.

Lipidna komponenta lipopolisaharidov zunanje membrane je znana kot lipid A in deluje kot endotoksin, ki ob vstopu v obtočni sistem povzroči strupeno reakcijo, ki lahko celo sproži endotoksični šok.

Celična stena je sestavljena iz peptidoglikanov, ki tvorijo tanko plast in nimajo teikojske in lipoteikojske kisline, v nasprotju s tistimi, ki se dogajajo v gram-pozitivnih, ki so sestavljene iz več plasti peptidoglikanov in predstavljajo obe vrsti kislin. Te služijo za zasidranje jedrske ovojnice na citoplazemsko membrano.

Žličke Gram negativnih bakterij imajo štiri podporne obroče (po dva za vsako membrano), medtem ko imajo v gram pozitivnih bakterijah le dva podporna obroča, saj imajo samo eno membrano.

Struktura

Povprečna prokariontska celica.

Vse bakterije nimajo jedra in kromosomski material ni ločen od citoplazme z jedrsko membrano. V citoplazmo so vdelani tudi ribosomi.

Gram negativna bakterija je sestavljena iz dveh celičnih membran in celične stene vmes. Med celično steno in notranjo membrano je periplazma. Poleg tega lahko včasih predstavlja flagele, fimbrije, kapsule in zelo izjemne spore.

Celična stena

Celična stena je v glavnem sestavljena iz peptidoglikana, polimera, sestavljenega iz ponavljajočih se enot N-acetil glukozamina in N-acetilmuramske kisline, ki tvorijo tanko plast.

Zunanja membrana je tesno vezana na peptidoglikan in je del celične stene Gram negativnih bakterij.

Zunanja membrana

Zunanja membrana vsebuje fosfolipide, lipopolisaharide in membranske beljakovine. Lipopolisaharide sestavljajo lipid A (lipidni del), polisaharid O in med njimi še ena veriga polisaharidov. Lipid A je potopljen v membrano, polisaharid O pa na zunanji strani.

Lipipopolisaharid (LPS) je endotoksin, katerega strupeni potencial je posledica lipida A. Ker je ta lipid potopljen v membrano, se njegov strupeni učinek pojavi šele, ko bakterijska celica lizira.

Periplazma

Želatinasta snov, sestavljena iz vode in visokih koncentracij beljakovin in peptidoglikana. Velikega pomena pri energijski presnovi Gram negativnih bakterij se nahaja med celično steno in citoplazemsko membrano (periplazemski prostor).

Slika mikroskopa (povečava X1000) gram-pozitivnih (Staphylococcus aureus, vijolična) in gram-negativnih (Escherichia coli, roza) bakterij. Vzeto in urejeno iz: Y tambe.

Celična membrana

Celična membrana je struktura, ki ločuje medcelični prostor od zunanjega okolja. Gre za polprepustno membrano, približno 8 nm, lipidne narave, ki je po sestavi podobna kot pri drugih bakterijah in se razlikuje od evkariontske membrane, ker slednja vsebuje sterole, medtem ko bakterijska ne.

Citoplazma

Vsebnost celic je omejena s citoplazemsko membrano in vsebuje suspenzijo ribosomov, nukleoidov in različnih makromolekul.

Ribosomi

V gram-negativnih bakterijah se lahko ribosomi pojavijo posamično v citoplazmi, v skupinah ali v verigah, povezanih z messenger RNA, imenovanimi poliribosomi.

Bakterijska DNK

Kot pri vseh bakterijah tudi bakterijska DNK ni v jedru. Ta genetski material je sestavljen iz dvojnega niza DNK v krožni obliki.

Fimbriae ali pilis

Fimbrije ali pilis so filiformne strukture, ki so večinoma razporejene na zunanji površini Gram negativnih bakterij. Kljub podobnosti z flageli se ne uporabljajo za premik, ampak za druge funkcije, kot so lepljenje na tkivih gostitelja ali za razmnoževanje.

Kapsula

Kapsula je struktura, ki je lahko prisotna v kateri koli vrsti bakterij. Ne gre za vitalno strukturo, saj njena izguba ne vpliva na sposobnost preživetja bakterij, pomembna pa je, ker ščiti organizem pred fagocitozo. Ko je prisoten, ga najdemo zunaj celične stene.

Običajno ga sestavljajo polisaharidi s sluznim videzom. Za nekatere bakterije predstavlja virulenčni dejavnik.

Spore

Te strukture so skoraj izključno v gram-pozitivnih palicah, razen ene same gram-negativne vrste (Coxiella burnetti), ki jih tudi ima. Nastanejo v telesu, zato jih imenujemo endospore in so zelo odporne strukture na škodljive okoljske dejavnike, pa tudi na sevalna in kemična razkužila.

Flagellum

Bakterijski flagellum je bičasta struktura, ki se uporablja za gibanje. Njihovo število in razporeditev na površini bakterij se razlikuje glede na vrsto.

Bolezni

Gram negativne bakterije, zlasti bakterije Enterobacteriaceae in nefermentativne bakterije, so zelo pomembne, saj so povzročitelji najrazličnejših nalezljivih bolezni, med katerimi lahko omenimo:

Okužbe sečil

Gram negativne bakterijske okužbe sečil lahko razdelimo na dve vrsti: endogene in eksogene. Endogene okužbe se pojavijo, ko bakterije kolonizirajo naraščajoče prebavila skozi sečila. Eksogeni se običajno pojavijo zaradi uporabe onesnaženih instrumentov med medicinsko oskrbo.

Te bolezni lahko predstavljajo lokalne simptome, kot v primeru cistitisa in prostatitisa ali, nasprotno, lahko predstavljajo sistemske simptome, ki vključujejo vročino in sepso, kot se lahko pojavijo pri pielonefritisu ali ledvičnem abscesu.

Vnetje trebuha

Številne gram-negativne bakterije so normalni člani bakterijske flore prebavil, ne da bi povzročile kakršno koli bolezen, vendar so oportunistični patogeni, ki lahko povzročijo okužbe, če pride do lezij v prebavnem traktu.

Te okužbe so lahko lokalne in omejene na stene prebavil, kot pri divertikulitisu ali holecistitisu ali pa se širijo v trebušno votlino, kar povzroča peritonitis.

Peritoneum je membrana, ki pokriva vse kohelomične vidre, zato se okužba te membrane lahko hitro razširi na vse organe. Običajno, ko pride do intraabdominalne okužbe, zlasti če obstajajo abscesi, zdravljenje z antibiotiki ni zadostno in je treba uporabiti kirurške možnosti.

Okužbe dihal

Ta vrsta okužbe je povezana z visoko obolevnostjo in smrtnostjo. Običajno se pojavlja pri bolnikih v bolnišnicah ali tistih, ki so bili podvrženi zdravljenju z antibiotiki. Bolezni dihal, ki jih povzročajo gram-negativne bakterije, vključujejo traheobronhitis in pljučnico.

Druge bolezni

Gram negativne bakterije so povezane tudi s številnimi drugimi boleznimi, vključno z gonorejo, bakterijskim meningitisom, pa tudi z večino nosokomičnih okužb.

Primeri

Klebsiella pneumoniae

Klebsiella pneumoniae je bakterija v obliki palice, ki jo lahko najdemo posamezno, v parih, v verigah ali v skupinah. Nima flagelluma ali sporule, ima pa dobro razvito kapsulo.

Ta bakterija je oportunistični patogen, povezan z različnimi bolnišničnimi okužbami, ki lahko celo povzročijo smrt. V zadnjih letih so se pojavili hipervirulentni sevi, ki jih je težko zdraviti in so povezani s pomembnimi obolevnostmi in smrtnostjo.

Neisseria gonorrhoeae

Ta bakterija je diplokok, pri čemer so sosednje strani kakijev sploščene, glavna os vsake celice pa je pravokotna na glavno os para in na njeni površini ima na splošno kapsule. Običajno ga najdemo znotraj polimorfonuklearnih limfocitov. To je oksidazno negativno in katalazno pozitivno.

Neisseria gonoreja je odgovorna za bolezen, znano kot gonoreja ali blenoreja, ki je spolno prenosljiva bolezen.

Morganella morganii

Morganella morganii je negativna oksidaza, fakultativna anaerobna bakterija, ki je oblikovana kot ravna palica, ki se pri temperaturah nad 30 ° C črvi, vendar se pri teh temperaturah izrodi. Je pogost član črevesnega trakta človeka in drugih vrst.

Kljub temu, da ga običajno najdemo kot začetek prebavnega trakta, ne da bi povzročil bolezen, je oportunistični patogen, ki lahko med drugimi boleznimi povzroči okužbe sečil, septikemijo, bakteremijo, drisko, pljučnico, spontani bakterijski peritonitis ali Ludvigovo angino.

Reference

1. Spekter nalezljivih bolezni, ki jih povzročajo Gram negativne bakterije. Pridobljeno s spletnega mesta futurelearn.com
2. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall in BJ McCarthy (1978). Mikrobiologija. 2. izdaja Holt, Rinehart & Winston.
3. Gram-negativne bakterije. Na Wikipediji. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org
4. C. Lyre. Morganella morganii: Značilnosti, Bolezni, ki jih lahko povzroči, zdravljenja. Pridobljeno od lifeder.com
5. C. Lyre. Klebsiella pneumoniae: značilnosti, morfologija, okužbe in bolezni. Pridobljeno od lifeder.com
6. S. Hogg (2005). Bistvena mikrobiologija. John Wiley & Sons, LTD
7. N. Rodríguez. Gram negativne bakterije: celična stena. Pridobljeno s spletnega mesta parais-sphynx.com