Skillnad mellan gram positiv och gram negativa bakterier

Huvudskillnad - Gram Positiv vs Gram Negativ Bakterier

Gram-positiva och gramnegativa bakterier är de två typerna av bakterier, differentierade av gramfärgningstekniken. Gramfärgning utvecklades av Cristian Gram 1884. Fläcken som används under tekniken är kristallviolett. Gram-positiva bakterier är mer mottagliga för antibiotika på grund av avsaknaden av ett yttre membran. Eftersom gramnegativa bakterier innehåller ett yttre membran, är de mindre mottagliga för antibiotika. Därför är gramnegativa bakterier mer patogena jämfört med gram-positiva bakterier. De huvudskillnad mellan gram positiva och gramnegativa bakterier är det gram-positiva bakterier innehåller en tjock peptidoglykancellvägg tillsammans med teichoesyra, vilket tillåter bakterierna att fläcka i lila under gramfärgning medan gramnegativa bakterier innehåller en tunn peptidoglykancellvägg utan teichoesyra, vilket tillåter cellväggen att fläckas i rosa under motfärgning.

Denna artikel undersöker, 

1. Vad är Gram Positive Bacteria
      - Definition, egenskaper, cellvägstruktur, exempel
2. Vad är Gram Negative Bacteria
      - Definition, Egenskaper, Cellvägg och Cell Kuvertstruktur
3. Vad är skillnaden mellan Gram Positive och Gram Negative Bacteria

Vad är Gram Positive Bakterier

Bakterier som behåller kristallviolett fläck under gramfärgning, vilket ger den positiva färgen för test, kallas grampositiva bakterier. De visas i lila färg under mikroskopet genom färgning. Det tjocka peptidoglykanskiktet som är närvarande i de gram-positiva bakterierna är ansvarig för att kvarhålla fläcken även efter avfärgning. En av de mest karakteristiska egenskaperna hos grampositiva bakterier är att de är mer mottagliga för antibiotika på grund av brist på ett yttre membran. Gråfärgningen av stavformade Bacillus-arter visas i Figur 1.

Figur 1: Gramfärgad Rod-formad Bacillus Art

Cellväggstruktur av Gram Positive Bacteria

Gram-positiva bakterier innehåller en kontinuerlig cellväg kallad sacculus, som är 20-80 nm tjock. Cellväggen består av peptidoglykan känd som murein. Peptidoglykaner innehåller en glykan-ryggrad, vilken består av både N-acetylerad muramsyra och glukosamin. I gram positiva bakterier är denna glykan-ryggrad starkt tvärbunden med oligopeptider. P-laktamantibiotika riktar sig mot enzymtranspeptidaset som är involverat i tvärbindning. I några gram positiva bakterier finns teichoinsyra, kovalent kopplad till peptidoglykan-ryggraden. Teikonsyra bär en stark negativ laddning och de är starkt antigena. Strukturen av gram positiv cellvägg visas i figur 2.

Figur 2: Gram positiv cellvägg

Vad är Gram Negativa Bakterier

Bakterier som inte behåller kristallviolett fläck under gramfärgning kallas gramnegativa bakterier. Peptidoglykanskiktet, som är ansvarigt för att behålla kristallviolett fläck, är tunn i gramnegativa bakterier och den är sandwichad mellan det inre cytoplasmatiska membranet och bakteriens yttre membran. Därför kan gramnegativa bakterier färgas av räknefläcken, safranin under gramfärgningstekniken, vilket ger den röda till rosa färgen. Escherichia coli är gramnegativ och används som modellorganisme i de flesta bakterieundersökningar. Gram-negativa bakterier är mer patogena på grund av deras mindre mottaglighet för antibiotika. Antibiotisk resistans hos de gramnegativa bakterierna ges av det yttre membranet som finns närvarande i dessa bakterier. Neisseria gonorrhoeae, Pseudomonas aeruginosa och Yersinia pestis som gramnegativa bakterier är patogena.

Figur 3: Gram Negative Cocci och Gram Positive Rod-shaped Bakterier i gram färgning

Cellvägg- och cellkuvertstruktur av gram-negativa bakterier

Cellväggen hos gramnegativa bakterier är 5-10 nm tjock, innehållande ett monolag av peptidoglykan. Peptidoglycan-ryggraden är delvis tvärbunden i gramnegativa bakterier. Teichoesyra finns inte i cellväggen till gramnegativa bakterier. Gram-negativa bakterier består av ett cellhölje i utsidan av cellväggen, kallad yttermembran, som är 7,5-10 nm tjockt. I det yttre membranet hos de gramnegativa bakterierna finns lipopolysackarider som tjänar som endotoxiner. Yttermembranet är icke-kovalent förankrad i lipoproteiner, som kallas Brauns lipoproteiner, vilka är kovalent bundna till peptidoglykanskiktet. Inner och yttermembran klibbar varandra med hundratals Bayer-fläckar.

Figur 4: Gram Negativ Cellvägg

Skillnad mellan gram positiv och gram negativa bakterier

Gramfärgning

Gram Positiv Bakterier: Gram-positiva bakterier bibehåller kristallviolett fläck under gramfärgning, vilket ger det positiva resultatet.

Gram Negativa Bakterier: Gram-negativa bakterier behåller inte kristallviolett fläck under gramfärgning, vilket ger det negativa resultatet.

Utseende under mikroskop

Gram Positiv Bakterier: Gram-positiva bakterier uppträder i lila färg under mikroskopet.

Gram Negativa Bakterier: Gram-negativa bakterier uppträder i rosa genom att behålla motstain safranin.

Yttre membran

Gram Positiv Bakterier: Yttermembranet är närvarande i gram-positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier: Det yttre skiktet är frånvarande i gramnegativa bakterier.

Peptidoglykanskikt

Gram Positiv Bakterier: Peptidoglykanskiktet är tjockt och flerskiktat.

Gram Negativa Bakterier: Peptidoglykanskiktet är tunt och enkelskiktat.

Periplasmatiskt utrymme

Gram Positiv Bakterier: Det periplasmatiska utrymmet är frånvarande i gram positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier: Det periplasmatiska utrymmet är närvarande i gramnegativa bakterier.

Cellväggens tjocklek

Gram Positiv Bakterier: Tjockleken hos cellväggen i gram positiva bakterier är omkring 20-80 nm.

Gram Negativa Bakterier: Cellväggen hos gramnegativa bakterier är omkring 5-10 nm tjock.

Cellmurens struktur

Gram Positiv Bakterier: Cellväggen av grampositiva bakterier är slät.

Gram Negativa Bakterier: Cellväggen hos gramnegativa bakterier är vågig.

Lipopolysackarid (LPS) Innehåll i väggen

Gram Positiv Bakterier: Cellväggen av gram-positiva bakterier innehåller praktiskt taget inget lipopolysackaridinnehåll.

Gram Negativa Bakterier:  Gram-negativa bakterier innehåller högt lipopolysackaridinnehåll i sin cellvägg.

Lipid och lipoproteininnehåll

Gram Positiv Bakterier: Lipid- och lipoproteininnehållet är lågt i cellväggen av gram-positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier: Lipid- och lipoproteininnehållet är högt i cellväggen hos gramnegativa bakterier.

murein

Gram Positiv Bakterier:  Cellväggen av grampositiva bakterier innehåller 70-80% murein.

Gram Negativa Bakterier:  Cellväggen hos de gramnegativa bakterierna innehåller 10-20% murein.

Porer på det yttre membranet

Gram Positiv Bakterier:  Poriner är frånvarande i det yttre membranet av gram-positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier:  Poriner eller hydrofila kanaler är närvarande i det yttre membranet av gramnegativa bakterier.

Teiksyra

Gram Positiv Bakterier: Teikonsyra är närvarande i membranet av gram-positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier: Teikonsyra är frånvarande i membranet av gramnegativa bakterier.

Basal Body of the Flagellum

Gram Positiv Bakterier: Flagellumets basala kropp innehåller två ringar i gram positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier: Flagellumets basala kropp innehåller fyra ringar i gramnegativa bakterier.

Pili

Gram Positiv Bakterier: Gram-positiva bakterier innehåller inte pili.

Gram Negativa Bakterier:  Gram-negativa bakterier innehåller pili.

Framstående mesosomer

Gram Positiv Bakterier: Mesosomer är mer framträdande i gram positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier: Mesosomer är mindre framträdande i gramnegativa bakterier.

Motstånd mot fysisk störning, natriumazid och torkning

Gram Positiv Bakterier: Motståndet mot fysisk störning, natriumazid och torkning är hög i gram positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier: Motståndet mot fysisk störning, natriumazid och torkning är låg i gramnegativa bakterier.

Mottaglighet för anjoniska rengöringsmedel

Gram Positiv Bakterier: Känsligheten för anjoniska rengöringsmedel är hög i gram positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier: Känsligheten för anjoniska tvättmedel är låg i gramnegativa bakterier.

Inhibering med basfärger

Gram Positiv Bakterier: Inhibering av basiska färgämnen är hög i gram positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier: Inhibering av basiska färgämnen är låg i gramnegativa bakterier

Cellvägsavbrott av Lysozym

Gram Positiv Bakterier: Cellväggen hos de gram-positiva bakterierna är mer benägen att brytas av lysozym.

Gram Negativa Bakterier: Cellväggen hos de gramnegativa bakterierna är mindre benägen att brytas av lysozym.

patogenicitet

Gram Positiv Bakterier: Några typer av patogena bakterier är till gram positiv.

Gram Negativa Bakterier: De flesta patogena bakterierna är gramnegativa.

gifter

Gram Positiv Bakterier: Exotoxiner produceras av gram-positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier:  Antotoxiner eller exotoxiner produceras av gramnegativa bakterier.

Antibiotikaresistens

Gram Positiv Bakterier: Gram-positiva bakterier är mer mottagliga för antibiotika som penicillin och sulfonamid.

Gram Negativa Bakterier: Gram-negativa bakterier är mer motståndskraft mot antibiotika. Men de är mottagliga för Streptomycin, Kloramfenikol och Tetracyklin. 

exempel

Gram Positiv Bakterier: Lactobacillus, Actinomyces, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Staphylococci och Streptococci är exempel på gram-positiva bakterier.

Gram Negativa Bakterier:  Acetobacter, Chlamydia, Borrelia, Bortadella, Burkholderia, Enterobacter, Escherichia, Helicobacter, Klebsiella och Neisseria är exempel på gramnegativa bakterier. 

Slutsats

Gram positiv och gramnegativ är två differentieringar som finns i bakterier, som kan användas för att klassificera bakterier. Differentieringen är baserad på tjockleken hos peptidoglykanskiktet, som finns i cellväggen. Peptidoglykan finns i både gram-positiv och gramnegativ bakterier. Det ger mekaniskt stöd och den karakteristiska formen till bakterierna. Peptidoglykan-skiktet med gram-positiva bakterier är flerskiktad. Men det är ett monolayer i gramnegativa bakterier. På grund av tjockleken hos peptidoglykanskiktet är grampositiva bakterier kapabla att behålla det gramfärgade, kristallviolett-jodkomplexet, inuti cellväggen. Därför kan de visualiseras under mikroskopet i lila färg. Gramnegativa bakterier kan emellertid inte behålla gramfläcken och de kan färgas av räknaren mot fläcks Safranin. Å andra sidan innehåller gramnegativa bakterier ett yttre membran, vilket ger antibiotikaresistensen mot bakterierna. Några bakterier som Mycoplasma art saknar peptidoglykaner i cellväggen och kan inte särskiljas som gram-positiv eller gramnegativ. Dessa arter bär vissa membranstrukturer av både gram-positiva och gramnegativa bakterier. Huvudskillnaden mellan gram-positiva och gramnegativa bakterier är tjockleken hos cellväggpeptidoglykanskiktet som finns i varje bakterie.

Referens:
1. Salton, Milton R.J. "Struktur." Medicinsk mikrobiologi. 4: e upplagan. U.S. National Library of Medicine, 01 jan 1996. Web. 30 mars 2017.
2. "Lista över Gram-positiva och Gram Negativa Bakterier". Lista över Gram-positiva och Gram Negativa Bakterier Flashcards | Quizlet. N.p., n.d. Webb. 30 mars 2017.

Image Courtesy:
1. "Bacillus arter" av Dr. Sahay - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
2. "Gram-positiv cellväggschematisk" Av Twooars på Engelska Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
3. "Gram stain 01" Av Y tambe - Y tambe fil (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Gram-negativ cellvägg" Av Jeff Dahl - Egent arbete (GFDL) via Commons Wikimedia