GRAM-NEGATIVE BACILLER: EGENSKABER, STRUKTUR, TYPER - BIOLOGI - 2025

De Gram-negative bakterier (GNB) er stavformede bakterier, der giver negative gramfarvning. Dette skyldes biokemi i dens cellevæg. Udtrykket bakterier henviser til alle celler med prokaryote egenskaber, og som hører til bakteriedomænet, også kaldet Eubacteria.

Prokaryoter er kendetegnet ved fraværet af kerner og membranindkapslede rum. Denne egenskab besiddes også af medlemmer af Archaeobacteria-domænet, hvor der også er gramnegative arter. Cellevæggen for medlemmerne af begge domæner og andre egenskaber er forskellige.

Kilde: Foto af Eric Erbe, digital farvelægning af Christopher Pooley, begge af USDA, ARS, EMU.

Generelle karakteristika

Egenskaberne, der deles af arter, der er Gram-negative baciller, er: 1) de er stavformede; 2) er negative til Gram-farvning, så de vises røde. Sidstnævnte fremstilles ved struktur af cellevæggen, der er forskellig fra strukturen for Gram-positive bakterier.

Gram-negative stænger adskiller sig meget fra hinanden med hensyn til mobilitet (flagella mobil, glidende mobil; ikke-mobil), ernæring og fysiologi (fototrofisk, kemoorganotrofisk, evnen til at bruge ilt osv.), Blandt andre faktorer. Derfor er det lettere at specificere de generelle egenskaber ved Eubacteria og Archaea.

De måler i gennemsnit 3 um lang og 1 um bred. De kan være større eller mindre. De mangler en membran, der omgiver DNA, og organeller såsom mitokondrier og chloroplaster.

De har en cellevæg, der omgiver plasmamembranen. De har kun et cirkulært kromosom og plasmider. DNA mangler introner.

Nogle medlemmer af Eubacteria er patogener for dyr og planter, mens medlemmer af Archaeobacteria ikke er patogener.

Eubakterier kan være følsomme over for antibiotika (penicillin, kanamycin, streptomycin osv.), Fikser nitrogen, danner kapsler, har klorofyllafhængig fotosyntese, har ikke et fotosystem med rhodopsin og er ikke-methanogent. Arkæobakterier er det modsatte.

Opbygning af cellevæggen Gram-negative bakterier

Alle gramnegative bakterier, uanset deres celleform, deler de samme strukturelle egenskaber for cellevæggen.

Cellevæggen af ​​Gram-negative bakterier er en flerlagsstruktur, der er sammensat af peptidoglycan. De har en ydre membran, der omgiver peptidoglycan. Mellem den ydre membran og cellevæggen er der et smalt rum kaldet det periplasmatiske rum.

Cellevæggen måler 30 Å. Det er sammensat af peptidoglycan (murein), der består af N-acetylglucosamin (gluNAC) molekyler, der skifter med N-acetylmuraminsyre (murNAc) molekyler og danner kæder. Peptidoglycan udgør 10% af væggen, resten er ydre membran.

GluNAC- og murNAc-kæderne krydses af tetrapeptider, kæder med fire aminosyrerester. Ofte er den tredje aminosyrerest, i tetrapeptid, diaminopimelinsyre. To tetrapeptider danner en kovalent binding med hinanden og er direkte forbundet med gluNAC- og murNAc-kæderne.

Den ydre membran er et lipid-dobbeltlag, der er kovalent bundet til peptidoglycan-laget af lipoproteinmolekyler. Denne membran har poriner, der danner kanaler gennem den ydre membran.

Struktur af cellevæggen i Gram negativ Archaea

Fra et strukturelt og biokemisk synspunkt adskiller cellehyllingen af ​​Archaea sig meget fra Eubacterias. Cellevæggen i Archaea indeholder kun 10% peptidoglycan. Den ydre membran, der typisk er til stede i Gram-negative bakterier, er fraværende i Archaea.

I Gram negativ Archaea er der et S-lag, der omgiver plasmamembranen. Mens Gram-positiv Archaea er der en kuvert, der omgiver S-laget.

I arter med begge domæner, Eubacteria og Archaea, er S-laget sammensat af glycoproteiner, som er proteiner, der er forbundet med kovalente bindinger til kulhydrater. Sidstnævnte er gentagne underenheder, der kan være lineære eller forgrenede, og udgør fra 1% til 20% af den totale masse af glycoproteiner.

Glycoproteiner er rige (mellem 40% og 50%) på hydrofobe aminosyrerester. Dets cystein- og methioninindhold er lavt. De har 10% lysin, glutaminsyre og asparaginsyre. På grund af dette er den ekstracellulære overflade meget hydrofob.

Typer af bakterier, der er Gram-negative stænger

Bacillusformede gramnegative bakterier findes i forskellige taksonomiske grupper. Inden for den samme slægt kan der være Gram-negative bakterier, der kan have forskellige former.

For eksempel: 1) slægten Chorobium, hvori de grønne svovlagtige bakterier findes, formet som baciller og buede stænger; 2) slægten Pasteurella, der har pleomorfe arter (af flere former).

Der er heterogene grupper, såsom "glidende bakterier" og svovlbakterier, hvis medlemmer generelt er gramnegative og kan have form af baciller eller andre former.

Glatte bakterier er fylogenetisk meget forskellige med forskellige bevægelsesmekanismer. De er baciller og mangler flagella. Svovlbakterier er en meget forskelligartet gruppe af mikroorganismer, der kan være buede stænger eller stænger.

Photoautotrophic bakterier er Gram-negative og har en række forskellige former, såsom baciller og cocci. De omfatter en enkelt filogenetisk gren inden for Eubacteria-domænet.

Der er taksonomiske grupper, hvis medlemmer er Gram-negative, og hvor deres eneste form er en bacillus, nemlig:

Enterobacteria (rækkefølge Enterobacteriales, familie Enterobacteriaceae), Pseudomonas (rækkefølge Pseudomonadales, klasse Gammaproteobacteria), Azotobacter (klasse Gammaproteobacteria) og Bacteroides (phylum Bacteroidetes, klasse Bacteroidia).

Typer af Arcaheobacteria, der er Gram-negative stænger

Medlemmer af Haloarchaea (Halobacteria) er Gram-negative stænger. De hører til orden Halobacteriales og familien Halobacteriacea. Denne familie har 19 slægter og ca. 57 arter. Haloarchaea er en monofyletisk gruppe, dvs. de har en eksklusiv stamfar.

En relativt tæt gruppe til Haloarchaea er de methanogene archaebakterier, som kan være Gram-negative eller Gram-positive. De har forskellige former. Cirka 160 forskellige arter er kendt, der hører til 29 slægter, 14 familier og seks ordrer.

Eksempler på Gram-negative stænger i eubakterier

Enterobacteria-gruppe

Repræsentative slægter: Escherichia (gastroenteritis), Enterobacter (sjældent patogen), Serratia (sjældent patogen), Salmonella (enteritis), Proteus (urinvejsinfektion), Yersinia (pest), Klebsiella (lungebetændelse). De hører til gammaproteobacteria.

Pseudomonas Group

Repræsentative slægter: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas og Xanthomonas. De kan være lige eller buede baciller. Flere arter er patogene for dyr og planter. For eksempel er Pseudomonas auruginosa et sår og brændende kolonisator.

Gruppen svovloxiderende bakterier

Repræsentativ slægt: Thiobacillus. Denne slægt er den bedst kendte af kemolytotroferne. Thiobacillus-arter er spredt blandt underinddelingerne (alfa, beta og gamma) af proteobakterier.

Eddikesyrebakteriegruppe

Repræsentative slægter: Acetobacter og Gluconobacter. De udfører ufuldstændig oxidation af alkoholer og sukkerarter. Når underlaget er ethanol, danner de eddikesyre. De er især nyttige i alkoholholdig drikkevareindustri.

Nitrogenfikserende bakteriegruppe

Repræsentative slægter: Azotobacter og Zomonas. De fikserer nitrogen aerobt. De fleste hører til alfa- eller gammaproteobakterierne. Bakterier af slægten Azotobacter er særlig store baciller.

Hypertermofil bakteriegruppe

Repræsentative slægter: Thermotoga og Thermodesulfobacterium. Det er bacillære hyperthermophiles, der vokser ved temperaturer over 70 ºC. De er blevet isoleret fra landlige levesteder, varme kilder og undervands kilder.

Eksempler på Gram-negative stænger i Archaea

Halobacterium salinarum

Den er mobil, lever i miljøer med en høj koncentration af salt (> 4 M). Det kan bruge lys som en energikilde, fordi det har bakteriorhodopsin, en lysafhængig protonpumpe. Denne pumpe gør det muligt at fange lys og skabe en elektrokemisk gradient over membranen.

Energien fra den elektrokemiske gradient bruges til at syntetisere ATP med ATP-syntase.

Metanomicrobium movile

Det er en Gram-negativ stang. Lag S viser en sekskantet organisation. S-lagsproteiner har lave isoelektriske punkter, hvilket indikerer, at de er rige på sure aminosyrerester. Procentdelen af ​​hydrofobe rester er lav.

Den lever i vommen af ​​får. Producerer methan via kuldioxid reduktion under anvendelse af H ₂ eller formiat. Det kan ikke metabolisere acetat, methylaminer eller methanol. Det udviser en optimal pH-værdi i intervallet mellem 6,5 og 8. Det har en vigtig rolle i vomfunktion og dyrefoder.

Gram negative stænger, der forårsager sygdom

Klebsiella pneumoniae

Det er et af de forårsagende midler til lungebetændelse. K. pneumoniae er et opportunistisk patogen, der inficerer åndedrætsorganerne hos mennesker og dyr. Det er ikke mobilt. Det er en Gram-negativ stang, der producerer en overvejende kapsel, der beskytter den mod fagocytose.

Pseudomonas aeruginosa

Det er en Gram-negativ stang. Det producerer sygdomme som urinvej og øreinfektioner. Det koloniserer sår og forbrændinger på huden. Under visse betingelser producerer det en polysaccharid-biofilm for at etablere et bakteriesamfund og beskytte det mod immunsystemet.

Haemophilus

De er små Gram-negative stænger og undertiden pleomorfe. Der er flere arter, der er forbundet med sygdomme hos mennesker, såsom H. influenzae (lungebetændelse), H. aegyptius (konjunktivitis), H. ducrey (chancroid) og H. parainfluenzae (bakteræmi og endokarditis).

Legionella

De er tynde, pleomorfe Gram-negative stænger. Det er intracellulære parasitter. De formerer sig i alveolære makrofager. Det producerer lungebetændelse og sporadiske, epidemiske og nosokomiale infektioner. Legionella pneumophila er ansvarlig for epidemier.

Salmonella

De er fakultative Anerobe Gram-negative stænger. De kan kolonisere forskellige dyr, herunder pattedyr, fugle og krybdyr. De fleste infektioner forekommer efter indtagelse af forurenet mad eller ved direkte transmission gennem fækal-oral vej. Forårsager gastroenteritis.

Referencer

1. Alcamo, E. 1996. Microbiology. Wiley, New York.
2. Barton, LL 2005. Strukturelle og funktionelle forhold i prokaryoter. Springer, New York.
3. Bauman, BW 2012. Mikrobiologi med sygdomme efter kropssystem. Pearson, Boston.
4. Black, JG 2008. Mikrobiologi: principper og udforskning. Wiley, New York.
5. Garrett, RA, Klenk, HP 2007. Archaea. Blackwell, London.
6. Hogg, S. 2005. Væsentlig mikrobiologi. Wiley, Chichester.
7. Kates, M., Kushner, DJ, Matheson, AT 1993. Biokemi af Archaea (Archaeobacteria). Elsevier, Amsterdam.
8. Madigan, MT, Martinko, JM, Parker, J. 2004. Brock: biologi af mikroorganismer. Pearson, Madrid.
9. Murray, PR, Rosenthal, KS, Pfaüer, MA 2006. Medicinsk mikrobiologi. Elsevier, Madrid.