GRAM NEGATIVNE BACILE: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, VRSTE - BIOLOGIJA - 2025

Su Gram negativne bakterije (GNB) su štapićaste bakterije koje daju negativnu Gram mrlja. To je zbog biokemije njegove stanične stijenke. Izraz bakterija odnosi se na sve stanice s prokariotskim karakteristikama i pripadaju bakterijskoj domeni, koja se također naziva i Eubacteria.

Prokariote karakterizira odsustvo jezgara i odjeljaka zatvorenih membranom. Ovom karakteristikom također posjeduju pripadnici arheobakterijske domene, u kojoj ima i gram-negativnih vrsta. Stanična stijenka članova obje domene i druge karakteristike su različite.

Izvor: Foto Eric Erbe, digitalna kolorizacija Christophera Pooleya, oba iz USDA, ARS, EMU.

Opće karakteristike

Karakteristike koje dijele vrste koje su gram negativne bacile su: 1) u obliku šipke; 2) negativni su po Gramovoj mrlji, tako da izgledaju crveno. Potonji se proizvodi strukturom stanične stijenke koja se razlikuje od one Gram pozitivne bakterije.

Gram negativne bacile međusobno se značajno razlikuju u pogledu pokretljivosti (flagela pokretna; klizno pokretna; nepokretna), prehrane i fiziologije (fototrofična, kemoorganotrofična, sposobnost korištenja kisika itd.), Između ostalih faktora. Stoga je lakše odrediti opće karakteristike Eubakterija i Arheje.

Oni prosječno mjere 3 mm i široke 1 µm. Mogu biti veće ili manje. Nedostaje im membrana koja okružuje DNK, te organele poput mitohondrija i kloroplasta.

Imaju staničnu stijenku koja okružuje plazma membranu. Imaju samo jedan kružni kromosom i plazmide. DNA nema introna.

Neki su pripadnici eubakterije patogeni za životinje i biljke, dok pripadnici arheobakterija nisu patogeni.

Eubakterije mogu biti osjetljive na antibiotike (penicilin, kanamicin, streptomicin, itd.), Popravljaju dušik, formiraju kapsule, imaju fotosintezu ovisnu o klorofilu, nemaju fotosistem s rodopinom i ne-metanogeni su. Arheobakterije su suprotno.

Struktura stanične stijenke Gram-negativne bakterije

Sve gram-negativne bakterije, bez obzira na njihov stanični oblik, imaju iste strukturne karakteristike stanične stijenke.

Stanična stijenka gram negativnih bakterija višeslojna je struktura koja se sastoji od peptidoglikana. Imaju vanjsku membranu koja okružuje peptidoglikan. Između vanjske membrane i stanične stijenke nalazi se uski prostor koji se naziva periplazmatski prostor.

Stanična stijenka mjeri 30 Å. Sastoji se od peptidoglikana (mureina), kojeg čine molekule N-acetilglukozamina (gluNAC) koje se izmjenjuju s molekulama N-acetilmuramske kiseline (murNAc) i tvore lance. Peptidoglikan čini 10% zida, ostatak je vanjska membrana.

Lanci gluNAC i murNAc ukršteni su tetrapeptidima, lancima od četiri aminokiselinska ostatka. Često je treći aminokiselinski ostatak, u tetrapeptidu, diaminopimelinska kiselina. Dva tetrapeptida tvore kovalentnu vezu međusobno i izravno su povezana s lancima gluNAC i murNAc.

Vanjska membrana je lipidni dvosloj koji je kovalentno povezan peptidoglikanskim slojem molekulama lipoproteina. Ova membrana ima pore koji kroz vanjsku membranu formiraju kanale.

Struktura stanične stijenke gram negativne Arhee

Sa strukturalnog i biokemijskog stajališta, stanična ovojnica Archaea uvelike se razlikuje od eubakterije. Stanična stijenka Archaea sadrži samo 10% peptidoglikana. Vanjska membrana koja je obično prisutna u gram negativnim bakterijama nije prisutna u Archaea.

U Gram negativnom Arhaeju nalazi se S sloj koji okružuje plazma membranu. Dok je na Gram pozitivna Archaea omotnica koja okružuje S-sloj.

U vrstama obje domene, Eubacteria i Archaea, S sloj je sastavljen od glikoproteina koji su proteini povezani kovalentnim vezama s ugljikohidratima. Potonji su ponavljajuće podjedinice koje mogu biti linearne ili razgranate, a čine od 1% do 20% ukupne mase glikoproteina.

Glikoproteini su bogati (između 40% i 50%) hidrofobnim ostacima aminokiselina. Sadržaj cisteina i metionina je nizak. Imaju 10% lizina, glutaminske kiseline i asparaginske kiseline. Zbog toga je vanćelijska površina vrlo hidrofobna.

Vrste bakterija koje su Gram negativne šipke

Gram-negativne bakterije u obliku bacila nalaze se u različitim taksonomskim skupinama. Unutar istog roda mogu postojati gram negativne bakterije koje mogu imati različite oblike.

Na primjer: 1) rod Chorobium u kojem se nalaze zelene sumporne bakterije u obliku bacila i zakrivljenih šipki; 2) rod Pasteurella koji ima pleomorfne vrste (višestrukih oblika).

Postoje heterogene skupine, kao što su "klizajuće bakterije" i sumporne bakterije, čiji su članovi uglavnom gramno negativni, a mogu biti u obliku bakterije ili drugih oblika.

Klizave bakterije su filogenetski vrlo raznolike, s različitim mehanizmima pokretljivosti. Oni su bacili i nedostaju flagele. Sumporne bakterije su vrlo raznolika skupina mikroorganizama koje mogu biti zakrivljene šipke ili šipke.

Fotoautotrofne bakterije su po Gramu negativne i imaju različite oblike, poput bacila i koka. Sastoje se u jednoj filogenetskoj grani u domeni Eubacteria.

Postoje taksonomske skupine čiji su članovi negativni po Gramu i čiji je jedini oblik bakterija, a to su:

Enterobakterije (red Enterobacteriales, obitelj Enterobacteriaceae), pseudomonas (red Pseudomonadales, klasa Gammaproteobacteria), Azotobacter (klasa Gammaproteobacteria) i bakteroidi (phylum Bacteroidetes, klasa Bacteroidia).

Vrste arkaheobakterija koje su gramno negativne šipke

Pripadnici Haloarcheea (Halobacteria) su Gram negativne šipke. Pripadaju redu Halobacteriales i obitelji Halobacteriacea. Ova obitelj ima 19 rodova i oko 57 vrsta. Haloarheje su monofiletna skupina, to jest, imaju ekskluzivni predak.

Relativno bliska skupina Haloarhaje su metanogene arhebakterije, koje mogu biti po Gramu negativne ili po Gramu pozitivne. Imaju raznolike oblike. Poznato je oko 160 različitih vrsta, koje pripadaju 29 rodova, 14 obitelji i šest reda.

Primjeri gram negativnih šipki u Eubacteria

Enterobakterijska skupina

Reprezentativni rodovi: Escherichia (gastroenteritis), Enterobacter (rijetko patogena), Serratia (rijetko patogena), Salmonella (enteritis), Proteus (infekcija mokraćovoda), Yersinia (kuga), Klebsiella (upala pluća). Spadaju u gamaproteobakterije.

Pseudomonas grupa

Reprezentativni rodovi: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas i Xanthomonas. Mogu biti ravne ili zakrivljene bacile. Nekoliko vrsta je patogenih za životinje i biljke. Na primjer, Pseudomonas auruginosa je kolonizator rana i opeklina.

Skupina bakterija koje oksidiraju sumpor

Reprezentativni rod: Thiobacillus. Ovaj je rod najpoznatiji od kemolitrofa. Tiobacilne vrste su raštrkane u potpoljema (alfa, beta i gama) proteobakterija.

Skupina bakterija octene kiseline

Reprezentativni rodovi: Acetobacter i Gluconobacter. Oni provode nepotpunu oksidaciju alkohola i šećera. Kad je supstrat etanol, oni tvore octenu kiselinu. Posebno su korisni u industriji alkoholnih pića.

Skupina bakterija koje učvršćuju dušik

Reprezentativni rodovi: Azotobacter i Zomonas. Oni dušik fiksiraju aerobno. Većina pripada alfa ili gamaproteobakterijama. Bakterije roda Azotobacter su posebno krupne bacile.

Skupina hipertermofilnih bakterija

Reprezentativni rodovi: Thermotoga i Thermodesulfobacterium. Oni su bacilarni hipertermofili koji rastu na temperaturama iznad 70 ºC. Izolirani su od zemaljskih staništa, izvora i podmorskih izvora.

Primjeri gram negativnih šipki u Archaea

Halobacterium salinarum

Mobilna je, živi u okruženju s velikom koncentracijom soli (> 4 M). Može koristiti svjetlost kao izvor energije, jer ima bakteriorhodopsin, protonsku pumpu koja ovisi o svjetlu. Ova pumpa omogućava hvatanje svjetla i stvaranje elektrokemijskog gradijenta na membrani.

Energija elektrokemijskog gradijenta koristi se za sintezu ATP-a ATP-sintazom.

Metanomicrobium movile

To je Gram negativan štap. Sloj S pokazuje šesterokutnu organizaciju. Proteini S sloja imaju niske izoelektrične točke, što ukazuje na to da su bogati kiselim ostacima aminokiselina. Postotak hidrofobnih ostataka je nizak.

Živi u rumenu ovce. Proizvodi metan redukcijom ugljikova dioksida korištenjem H ₂ ili format. Ne može metabolizirati acetat, metilamin ili metanol. Optimalni pH pokazuje u rasponu između 6,5 i 8. Ima važnu ulogu u funkciji rumena i u ishrani životinja.

Gram negativne šipke koje uzrokuju bolest

Klebsiella pneumoniae

Jedno je od uzročnika upale pluća. K. pneumoniae je oportunistički patogen koji inficira dišni sustav ljudi i životinja. Nije mobilna. To je Gram negativan štap koji proizvodi prevladavajuću kapsulu koja ga štiti od fagocitoze.

Pseudomonas aeruginosa

To je Gram negativan štap. Proizvodi bolesti poput infekcije mokraćnog sustava i uha. Kolonizira rane i opekline na koži. Pod određenim uvjetima, proizvodi polisaharidni biofilm da uspostavi zajednicu bakterija i zaštiti je od imunološkog sustava.

Haemophilus

Oni su mali Gram negativni štapovi i ponekad pleomorfni. Postoji nekoliko vrsta povezanih s bolešću kod ljudi, kao što su H. influenzae (upala pluća), H. aegyptius (konjuktivitis), H. dukrej (šancroid) i H. parainfluenzae (bakteremija i endokarditis).

Legionella

To su tanke, pleomorfne Gram negativne šipke. Oni su unutarćelijski paraziti. Razmnožavaju se u alveolarnim makrofazima. Proizvodi pneumoniju i sporadične, epidemiološke i nosokomijske infekcije. Legionella pneumophila odgovorna je za epidemije.

Salmonela

Oni su fakultativni anerobni gram-negativni štapovi. Mogu kolonizirati razne životinje, uključujući sisare, ptice i gmazove. Većina infekcija nastaje nakon gutanja kontaminirane hrane ili izravnim prijenosom fekalno-oralnim putem. Uzrokuje gastroenteritis.

Reference

1. Alcamo, E. 1996. Mikrobiologija. Wiley, New York.
2. Barton, LL 2005. Strukturni i funkcionalni odnosi u prokariotima. Springer, New York.
3. Bauman, BW 2012. Mikrobiologija s bolestima po tjelesnom sustavu. Pearson, Boston.
4. Black, JG 2008. Mikrobiologija: principi i istraživanje. Wiley, New York.
5. Garrett, RA, Klenk, HP 2007. Archaea. Blackwell, London.
6. Hogg, S. 2005. Bitna mikrobiologija. Wiley, Chichester.
7. Kates, M., Kushner, DJ, Matheson, AT 1993. Biokemija Archaea (Archaeobacteria). Elsevier, Amsterdam.
8. Madigan, MT, Martinko, JM, Parker, J. 2004. Brock: biologija mikroorganizama. Pearson, Madrid.
9. Murray, PR, Rosenthal, KS, Pfaüer, MA 2006. Medicinska mikrobiologija. Elsevier, Madrid.