GRAMNEGATIIVISET BACIILIT: OMINAISUUDET, RAKENNE, TYYPIT - BIOLOGIA - 2025

Gram-negatiiviset bakteerit (GNB) ovat sauvan muotoinen bakteeri, joka antaa negatiivista Gram-värjäys. Tämä johtuu sen soluseinämän biokemiasta. Termi bakteerit viittaa kaikkiin soluihin, joilla on prokaryoottiset ominaisuudet ja jotka kuuluvat bakteeridomeeniin, jota kutsutaan myös eubakteereiksi.

Prokaryooteille on tunnusomaista, että ytimiä ja membraanilla suljettuja osastoja ei ole. Tätä ominaisuutta omaavat myös arkeobakteerialueen jäsenet, joissa on myös gram-negatiivisia lajeja. Molempien domeenien jäsenten soluseinä ja muut ominaisuudet ovat erilaisia.

Lähde: Kuva: Eric Erbe, digitaalinen väritys: Christopher Pooley, molemmat USDA, ARS, EMU.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Gramnegatiivisten bacillien lajien yhteiset ominaisuudet ovat: 1) ne ovat sauvan muotoisia; 2) ovat negatiivisia gram-tahralle, joten ne näyttävät punaisilta. Jälkimmäistä tuottaa soluseinämän rakenne, joka eroaa gram-positiivisten bakteerien rakenteesta.

Gramnegatiiviset baciilit eroavat toisistaan ​​suuresti liikkuvuuden (liikkuvan siipikarjan; liikkuvan liikkuvan; ei-liikkuvan), ravitsemuksen ja fysiologian (fototrofinen, kemo-organotrofinen, kyky käyttää happea jne.), Muun muassa muun muassa. Siksi on helpompaa määritellä eubakteerien ja arhaea yleiset ominaisuudet.

Ne ovat keskimäärin 3 µm pitkiä ja 1 µm leveitä. Ne voivat olla suurempia tai pienempiä. Heistä puuttuu membraania, joka ympäröi DNA: ta, ja organelleja, kuten mitokondrioita ja kloroplasteja.

Heillä on soluseinämä, joka ympäröi plasmakalvoa. Heillä on vain yksi pyöreä kromosomi ja plasmidit. DNA: sta puuttuu introneja.

Jotkut eubakteerien jäsenet ovat eläinten ja kasvien patogeenejä, kun taas arkeobakteerien jäsenet eivät ole taudinaiheuttajia.

Eubakteerit voivat olla herkkiä antibiooteille (penisilliini, kanamysiini, streptomysiini jne.), Kiinnittää typpeä, muodostaa kapseleita, omata klorofylliriippuvaista fotosynteesiä, sillä niillä ei ole valodijärjestelmää rodopsiinin kanssa ja ne eivät ole metaanogeenisiä. Arkeobakteerit ovat päinvastaisia.

Soluseinämän rakenne Gramnegatiiviset bakteerit

Kaikilla gramnegatiivisilla bakteereilla, solujen muodosta riippumatta, on samat soluseinämän rakenteelliset ominaisuudet.

Gramnegatiivisten bakteerien soluseinä on monikerroksinen rakenne, joka koostuu peptidoglykaanista. Heillä on ulkomembraani, joka ympäröi peptidoglykaania. Ulomman membraanin ja soluseinän välissä on kapea tila, jota kutsutaan periplasmaiseksi tilaksi.

Soluseinämän mitat ovat 30 Å. Se koostuu peptidoglykaanista (murein), joka koostuu N-asetyyliglukosamiini- (gluNAC) -molekyyleistä, jotka vuorottelevat N-asetyylimuraamihappo (murNAc) -molekyylien kanssa ja muodostavat ketjuja. Peptidoglykaani muodostaa 10% seinämästä, loput on ulkokalvo.

Tetrapeptidit, neljän aminohappotähteen ketjut, risteävät gluNAC- ja murNAc-ketjut. Usein tetrapeptidin kolmas aminohappotähde on diaminopimeliinihappo. Kaksi tetrapeptidiä muodostavat kovalenttisen sidoksen toistensa kanssa ja ovat kytkettyinä suoraan gluNAC- ja murNAc-ketjuihin.

Ulompi kalvo on lipidikaksoiskerros, joka on kovalenttisesti kiinnittynyt peptidoglykaanikerrokseen lipoproteiinimolekyyleillä. Tässä kalvossa on porineja, jotka muodostavat kanavia ulkokalvon läpi.

Gramnegatiivisen Archaea-soluseinän rakenne

Rakenteellisesta ja biokemiallisesta näkökulmasta Archaea-solujen verhokäyrä eroaa suuresti eubakteerien soluvaipasta. Archaea-soluseinä sisältää vain 10% peptidoglykaania. Gramnegatiivisissa bakteereissa tyypillisesti läsnä oleva ulkokalvo puuttuu Archaea-alueella.

Gramnegatiivisessa archaeassa on S-kerros, joka ympäröi plasmakalvon. Gram-positiivisessa Archaeassa S-kerrosta ympäröi kirjekuori.

Molempien domeenien lajeissa, eubakteerit ja archaea, S-kerros koostuu glykoproteiineista, jotka ovat proteiineja, jotka on kovalenttisilla sidoksilla sidottu hiilihydraateihin. Viimeksi mainitut ovat toistuvia alayksiköitä, jotka voivat olla lineaarisia tai haaroittuneita, muodostaen 1 - 20% glykoproteiinien kokonaismassasta.

Glykoproteiineissa on runsaasti (40-50%) hydrofobisia aminohappotähteitä. Sen kysteiini- ja metioniinipitoisuus on alhainen. Niissä on 10% lysiiniä, glutamiinihappoa ja asparagiinihappoa. Tämän vuoksi solunulkoinen pinta on hyvin hydrofobinen.

Tyypit bakteereista, jotka ovat gramnegatiivisia sauvoja

Bacilluksen muotoisia gramnegatiivisia bakteereja löytyy useista taksonomisista ryhmistä. Samassa suvussa voi olla gram-negatiivisia bakteereja, joilla voi olla eri muoto.

Esimerkiksi: 1) Chorobium-suvut, joissa esiintyy vihreitä rikkihappobakteereja, muotoiltu bacilaisiksi ja kaareviksi sauvoiksi; 2) suku Pasteurella, jolla on pleomorfisia lajeja (monimuotoisia).

On heterogeenisiä ryhmiä, kuten "liukuvat bakteerit" ja rikkibakteerit, joiden jäsenet ovat yleensä gramnegatiivisia ja joilla voi olla bacillien tai muun muodon muoto.

Liukkaat bakteerit ovat fylogeneettisesti hyvin monimuotoisia, erilaisilla liikkuvuusmekanismeilla. Ne ovat baciileja ja niissä ei ole flagellaa. Rikkibakteerit ovat hyvin monimuotoinen ryhmä mikro-organismeja, jotka voivat olla kaarevia sauvoja tai sauvoja.

Fotoautotroofiset bakteerit ovat gramnegatiivisia ja niiden muodot ovat monenlaisia, kuten bacillit ja cocci. Ne käsittävät yhden fylogeneettisen haaran eubakteerialueella.

On taksonomisia ryhmiä, joiden jäsenet ovat gram-negatiivisia ja joissa niiden ainoa muoto on bacillus, nimittäin:

Enterobakteerit (järjestys Enterobacteriales, perhe Enterobacteriaceae), Pseudomonas (järjestys Pseudomonadales, luokka Gammaproteobakteerit), Azotobacter (luokka Gammaproteobakteerit) ja Bacteroides (phylum Bacteroidetes, luokka Bacteroidia).

Arkaheobakteerityypit, jotka ovat gramnegatiivisia sauvoja

Haloarchaea (halobakteerit) jäsenet ovat gram-negatiivisia sauvoja. Ne kuuluvat Halobacteriales-luokkaan ja Halobacteriacea-sukuun. Tässä perheessä on 19 sukua ja noin 57 lajia. Haloarchaea ovat monofiilinen ryhmä, ts. Heillä on yksinoikeudella esi-isä.

Suhteellisen lähellä Haloarchaea-ryhmää ovat metaaniogeeniset arkebakteerit, jotka voivat olla gram-negatiivisia tai gram-positiivisia. Niiden muoto on monipuolinen. Noin 160 erilaista lajia tunnetaan, jotka kuuluvat 29 sukuun, 14 perheeseen ja kuuteen luokkaan.

Esimerkkejä gram-negatiivisista sauvoista eubakteerissa

Enterobakteeriryhmä

Edustavat suvut: Escherichia (gastroenteriitti), Enterobacter (harvoin patogeeninen), Serratia (harvoin patogeeninen), Salmonella (enteriitti), Proteus (virtsateiden infektio), Yersinia (rutto), Klebsiella (keuhkokuume). Ne kuuluvat gammaproteobakteereihin.

Pseudomonas-ryhmä

Edustavat sukut: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas ja Xanthomonas. Ne voivat olla suoria tai kaarevia baciileja. Useat lajit ovat patogeenisiä eläimille ja kasveille. Esimerkiksi Pseudomonas auruginosa on haavan ja polton kolonisaattori.

Rikkihapettavien bakteerien ryhmä

Edustava suku: Thiobacillus. Tämä suku on tunnetuin kemolytotrofeista. Thiobacillus-lajit ovat hajallaan proteobakteerien alajaotteluissa (alfa, beeta ja gamma).

Etikkahappobakteeriryhmä

Tyypilliset sukut: asetobakteerit ja glukobakteerit. Ne suorittavat alkoholien ja sokerien epätäydellisen hapettumisen. Kun substraatti on etanolia, ne muodostavat etikkahappoa. Ne ovat erityisen hyödyllisiä alkoholijuomateollisuudessa.

Typpeä kiinnittävien bakteerien ryhmä

Edustavat sukut: Azotobacter ja Zomonas. Ne kiinnittävät typen aerobisesti. Suurin osa kuuluu alfa- tai gammaproteobakteereihin. Azotobacter-suvun bakteerit ovat erityisen suuria bakteereja.

Hypertermofiilisten bakteerien ryhmä

Edustavat suvut: Thermotoga ja Thermodesulfobacterium. Ne ovat bacillary hyperthermofiilejä, jotka kasvavat yli 70 ºC lämpötilassa. Ne on eristetty maan luontotyypeistä, kuumista lähteistä ja vedenalaisista lähteistä.

Esimerkkejä gramnegatiivisista sauvoista Archaeassa

Halobacterium salinarum

Se on liikkuva, elää ympäristöissä, joissa on korkea suolapitoisuus (> 4 M). Se voi käyttää valoa energianlähteenä, koska siinä on bakterihododsiini, valosta riippuvainen protonipumppu. Tämä pumppu mahdollistaa valon sieppaamisen ja sähkökemiallisen gradientin luomisen kalvon läpi.

Sähkökemiallisen gradientin energiaa käytetään ATP: n syntetisointiin ATP-syntaasin avulla.

Metanomicrobium movile

Se on gram-negatiivinen sauva. Kerros S näyttää kuusikulmaisen organisaation. S-kerroksen proteiineilla on alhaiset isoelektriset pisteet, mikä osoittaa, että ne ovat rikkaita happamissa aminohappotähteissä. Hydrofobisten tähteiden prosentuaalinen osuus on alhainen.

Se elää lampaiden pötsissä. Tuottaa metaania vähentämällä hiilidioksidia H _{2: tä} tai formiaattia käyttämällä. Se ei pysty metaboloimaan asetaattia, metyyliamiineja tai metanolia. Sen pH on optimaalinen välillä 6,5-8. Sillä on tärkeä merkitys pötsafunktiossa ja eläinten ruokinnassa.

Gramnegatiiviset sauvat, jotka aiheuttavat tautia

Klebsiella pneumoniae

Se on yksi keuhkokuumeen aiheuttajista. K. pneumoniae on opportunistinen patogeeni, joka tartuttaa ihmisten ja eläinten hengityselimiä. Se ei ole mobiili. Se on gram-negatiivinen sauva, joka tuottaa vallitsevan kapselin, joka suojaa sitä fagosytoosilta.

Pseudomonas aeruginosa

Se on gram-negatiivinen sauva. Se tuottaa sairauksia, kuten virtsateiden ja korvan tulehduksia. Se kolonisoi haavat ja palovammat iholla. Tietyissä olosuhteissa se tuottaa polysakkaridifilmiä muodostamaan bakteeriyhteisön ja suojaamaan sitä immuunijärjestelmältä.

Haemophilus

Ne ovat pieniä gram-negatiivisia sauvoja ja joskus pleomorfisia. Ihmisten sairauksiin liittyy useita lajeja, kuten H. influenzae (keuhkokuume), H. aegyptius (konjunktiviitti), H. ducrey (chancroid) ja H. parainfluenzae (baktereemia ja endokardiitti).

Legionella

Ne ovat ohuita, pleomorfisia gramnegatiivisia sauvoja. Ne ovat solunsisäisiä loisia. Ne lisääntyvät alveolaarisissa makrofageissa. Se tuottaa keuhkokuumetta ja satunnaisia, epideemisiä ja sairaalainfektioita. Legionella pneumophila vastaa epidemioista.

salmonella

Ne ovat fakultatiivisia anerobisia gramnegatiivisia sauvoja. Ne voivat kolonisoida erilaisia ​​eläimiä, mukaan lukien nisäkkäät, linnut ja matelijat. Suurin osa infektioista tapahtuu saastuneen ruoan nauttimisen jälkeen tai suoran tartunnan kautta uloste-suun kautta. Aiheuttaa gastroenteriittiä.

Viitteet

1. Alcamo, E. 1996. Mikrobiologia. Wiley, New York.
2. Barton, LL 2005. Rakenteelliset ja toiminnalliset suhteet prokaryooteissa. Springer, New York.
3. Bauman, BW 2012. Mikrobiologia sairauksilla kehon mukaan. Pearson, Boston.
4. Black, JG 2008. Mikrobiologia: periaatteet ja tutkimus. Wiley, New York.
5. Garrett, RA, Klenk, HP 2007. Archaea. Blackwell, Lontoo.
6. Hogg, S. 2005. Essential microbiology. Wiley, Chichester.
7. Kates, M., Kushner, DJ, Matheson, AT 1993. Archaea (archaeobacteria) biokemia. Elsevier, Amsterdam.
8. Madigan, MT, Martinko, JM, Parker, J. 2004. Brock: mikro-organismien biologia. Pearson, Madrid.
9. Murray, PR, Rosenthal, KS, Pfaüer, MA 2006. Medical Microbiology. Elsevier, Madrid.