Grampositieve versus gramnegatieve bacteriën
Share
De Deense wetenschapper Hans Christian Gram bedacht een methode om twee soorten bacteriën te onderscheiden op basis van de structurele verschillen in hun celwanden. In zijn test doen bacteriën die de kristalviolette kleurstof behouden dit vanwege een dikke laag peptidoglycaan en worden ze genoemd Grampositieve bacteriën. In tegenstelling tot, Gram-negatieve bacteriën de violette kleurstof niet behouden en zijn rood of roze gekleurd. In vergelijking met Gram-positieve bacteriën zijn gramnegatieve bacteriën resistenter tegen antilichamen vanwege hun ondoordringbare celwand. Deze bacteriën hebben een breed scala aan toepassingen, variërend van medische behandeling tot industrieel gebruik en Zwitserse kaasproductie.
Vergelijkingstabel
| Gram-negatieve bacteriën | Gram-positieve bacteriën | |
|---|---|---|
| Gram reactie | Kan worden ontkleurd om tegenkleuring (Safranin of Fuchsine) te accepteren; vlekken rood of roze, ze behouden de Gram-kleuring niet als ze worden gewassen met absolute alcohol en aceton. | Behoud kristal violet kleurstof en vlek donker violet of paars, ze blijven gekleurd blauw of paars met gram vlek bij wassen met absolute alcohol en water. |
| Peptidoglycan-laag | Dun (enkellaags) | Dik (meerlagig) |
| Teichonzuren | Afwezig | Aanwezig in veel |
| Periplasmatische ruimte | aanwezig | Afwezig |
| Buitenste membraan | Aanwezig | Afwezig |
| Lipopolysaccharide (LPS) -gehalte | hoog | Vrijwel geen |
| Lipiden- en lipoproteïnegehalte | Hoog (door aanwezigheid van buitenmembraan) | Lage (zuurvaste bacteriën hebben lipiden die zijn gekoppeld aan peptidoglycan) |
| Flagellar-structuur | 4 ringen in basale lichaam | 2 ringen in basale lichaam |
| Toxinen geproduceerd | Vooral endotoxinen | Vooral exotoxinen |
| Weerstand tegen fysieke verstoring | Laag | hoog |
| Remming door basische kleurstoffen | Laag | hoog |
| Gevoeligheid voor anionische detergentia | Laag | hoog |
| Weerstand tegen natriumazide | Laag | hoog |
| Weerstand tegen drogen | Laag | hoog |
| Celwand samenstelling | De celwand is 70-120 Å (ångström) dik; twee lagen. Het lipidengehalte is 20-30% (hoog), het Murein-gehalte is 10-20% (laag). | De celwand is 100-120 A dik; enkellagig. Het lipidengehalte van de celwand is laag, terwijl het Murein-gehalte 70-80% (hoger) is. |
| mesosome | Mesosome is minder prominent. | Mesosome is prominenter. |
| Resistentie tegen antibiotica | Meer resistent tegen antibiotica. | Meer vatbaar voor antibiotica |
Inhoud: Grampositieve versus Gram-negatieve bacteriën
- 1 Kleuring en identificatie
- 2 Pathogenese bij de mens
- 3 Gram-positieve Cocci
- 4 Commercieel gebruik van niet-pathogene Gram-positieve bacteriën
- 5 Gram-onbepaalde en Gram-variabele bacteriën
- 6 Referenties
Kleuring en identificatie
Microscopisch zicht op tandplak, met Gram-positieve (paarse) en negatieve (rode) bacteriën In een Gram-vlektest worden bacteriën gewassen met een ontkleurende oplossing na te zijn geverfd met kristalviolet. Bij toevoeging van een tegenkleuring zoals safranin of fuchsine na het wassen, worden Gram-negatieve bacteriën rood of roze gekleurd, terwijl grampositieve bacteriën hun kristalviolette kleurstof behouden.
Dit komt door het verschil in de structuur van hun bacteriële celwand. Gram-positieve bacteriën hebben geen buitenste celmembraan gevonden in Gram-negatieve bacteriën. De celwand van Gram-positieve bacteriën heeft een hoog peptidoglycaangehalte wat verantwoordelijk is voor het behouden van de kristalviolette kleurstof.
Gram-positieve en negatieve bacteriën worden voornamelijk gedifferentieerd door hun celwandstructuur De volgende video's tonen respectievelijk de kleuring van Gram-positieve en negatieve bacteriën.
Pathogenese bij mensen
Zowel grampositieve als gramnegatieve bacteriën kunnen pathogeen zijn (zie lijst van pathogene bacteriën). Van zes gram-positieve geslachten van bacteriën is bekend dat ze ziekten bij mensen veroorzaken: Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Listeria, Bacillus en Clostridium. Nog eens 3 veroorzaken ziektes in planten: Rathybacter, Leifsonia en Clavibacter.
Veel gram-negatieve bacteriën zijn ook pathogeen, bijvoorbeeld Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis en Yersinia pestis. Gramnegatieve bacteriën zijn ook resistenter tegen antibiotica omdat hun buitenmembraan een complex lipopolysaccharide (LPS) omvat waarvan het lipidedeel als een endotoxine werkt. Ze ontwikkelen ook eerder weerstand:
Veel Gram-negatieve bacteriën, ze komen uit de doos, als je wilt, resistent tegen een aantal belangrijke antibiotica die we zouden kunnen gebruiken om ze te behandelen. We hebben het over agenten met namen als Acinetobacter, Pseudomonas, E. coli. Dit zijn bacteriën die in het verleden zeer goed werk hebben verricht door zeer snel resistentie tegen antibiotica te ontwikkelen. Ze hebben veel trucjes voor het ontwikkelen van resistentie tegen antibiotica, dus ze zijn een groep agenten die snel resistent kunnen worden en grote uitdagingen kunnen vormen voor resistentie. En wat we in het afgelopen decennium hebben gezien, zijn deze Gram-negatieve agenten die heel snel meer en meer resistent worden tegen alle agenten die we beschikbaar hebben om ze te behandelen.
Grotere resistentie van gram-negatieve bacteriën geldt ook voor een nieuw ontdekte klasse van antibiotica die begin 2015 werd aangekondigd na een decennia lange droogte in nieuwe antibiotica. Deze medicijnen werken waarschijnlijk niet op gram-negatieve bacteriën.
Structuur van een gram-positieve bacteriecel. Gram-positieve Cocci
Bacteriën worden op basis van hun celvorm ingedeeld in bacillen (staafvormig) en cocci (bolvormig). Typische Gram-positieve cocci-vlekken omvatten (afbeeldingen):
- Clusters: meestal kenmerkend voor Staphylococcus, zoals S. aureus
- Ketting: meestal kenmerkend voor Streptococcus, zoals S. pneumoniae, B-groep streptokokken
- Tetrad: meestal kenmerkend voor Micrococcus.
Gram-positieve bacillen hebben de neiging dik, dun of vertakkend te zijn.
Commercieel gebruik van niet-pathogene Gram-positieve bacteriën
Veel streptokokken species zijn niet-pathogeen en maken deel uit van het commensale humane microbioom van mond, huid, darm en bovenste luchtwegen. Ze zijn ook een noodzakelijk ingrediënt bij de productie van Emmentaler (Zwitserse) kaas.
Niet-pathogene soorten corynebacterium worden gebruikt bij de industriële productie van aminozuren, nucleotiden, bioconversie van steroïden, afbraak van koolwaterstoffen, kaasveroudering, productie van enzymen, enz..
Veel Bacillus-soorten kunnen grote hoeveelheden enzymen afscheiden.
- Bacillus amyloliquefaciens is de bron van een natuurlijk antibioticaproteïne barnase (een ribonuclease), alfa-amylase gebruikt bij zetmeelhydrolyse, het protease-subtilisine gebruikt met detergentia, en het BamH1-restrictie-enzym gebruikt in DNA-onderzoek.
- C. Thermocellum kan lignocellulose-afval gebruiken en ethanol produceren, waardoor het een mogelijke kandidaat wordt voor gebruik bij de productie van ethanolbrandstof. Het is anaëroob en thermofiel, waardoor de koelkosten worden verlaagd.
- C. acetobutylicum, ook bekend als het Weizmann-organisme, werd voor het eerst gebruikt door Chaim Weizmann om in 1916 aceton en biobutanol uit zetmeel te produceren voor de productie van buskruit en TNT.
- C. botulinum produceert een mogelijk letaal neurotoxine dat in een verdunde vorm in het Botox-medicijn wordt gebruikt. Het wordt ook gebruikt voor de behandeling van spasmodische torticollis en biedt verlichting gedurende ongeveer 12 tot 16 weken.
De anaerobe bacterie C. ljungdahlii kan ethanol produceren uit bronnen met één koolstofbron, waaronder synthesegas, een mengsel van koolmonoxide en waterstof dat kan worden gegenereerd door de gedeeltelijke verbranding van fossiele brandstoffen of biomassa.
Gram-onbepaalde en Gram-variabele bacteriën
Niet alle bacteriën kunnen betrouwbaar worden geclassificeerd door middel van Gram-kleuring. Zuurvaste bacteriën of Gram-variabelen reageren bijvoorbeeld niet op Gram-kleuring.
Referenties
- Vergelijkende kenmerken van Gram-positieve en Gram-negatieve bacteriën - Univ. van Maryland
- Grampositieve bacteriën - afbeeldingen van typische vlekpatronen - Univ. van Pennsylvania
- wikipedia: Gram-negatieve bacteriën
- wikipedia: Grampositieve bacteriën
- wikipedia: Gram-kleuring
