Gram positive bakterier

I mikrobiologi er gram-positive bakterier (også gram-positive bakterier ) de som vises mørkeblå eller fiolette ved Gram-farging . [ 1 ] Denne kjemiske egenskapen er nært knyttet til strukturen til cellekonvolutten , og reflekterer dermed en naturlig type bakterieorganisasjon. De er en av hovedgruppene av bakterier , og når de behandles som et takson , brukes også navnet Posibacteria . [ 2 ] Resten er gramnegative bakterier .

Cellekonvolutten til gram-positive bakterier omfatter den cytoplasmatiske membranen og en cellevegg sammensatt av et tykt lag av peptidoglykan , som omgir førstnevnte. Celleveggen er festet til den cytoplasmatiske membranen av molekyler av lipoteichoic syre . Peptidoglykanlaget gir stor motstand mot disse bakteriene og er ansvarlig for å beholde fargestoffet under Gram-farging. I motsetning til gram-positive bakterier, har gram-negative bakterier en andre lipidmembran utenfor celleveggen. [ 3 ]

De inkluderer både bevegelige (via flageller ) og ikke- bevegelige stavformede ( Bacillus , Corynebacterium , Lactobacillus , Listeria ) eller kokkeformede ( Staphylococcus , Streptococcus ) arter; med eller uten tykke cellevegger ( Mycoplasma ). Noen arter er fotosyntetiske , men de fleste er heterotrofer . Mange av disse bakteriene danner endosporer under ugunstige forhold. [ 4 ] Faktisk er ikke alle bakteriene i gruppen gram-positive (de farges ikke ved bruk av den metoden), men de er inkludert her på grunn av deres molekylære likhet med andre gram-positive bakterier.

Struktur

Bakteriecellen er omgitt av en konvolutt som, observert under elektronmikroskopet, fremstår som et tykt og homogent lag , kalt celleveggen . Så i snitt (kuttet) observeres en struktur som ligner på to parallelle linjer som skiller et mindre tett lag; dette tilsvarer plasmamembranen. Mellom plasmamembranen og celleveggen er periplasmaet eller det periplasmatiske rommet. Inne i plasmamembranen er cytoplasmaet , som består av en vandig løsning, cytosolen, der det er ribosomer og andre aggregater av makromolekyler, og i midten er det mindre tette området kalt nukleoiden , som inneholder et nøste av tråder. vanskelig å løse (skille) og hvis hovedkomponent er DNA .

Den ytre veggen av cellekonvolutten til en gram-positiv bakterie har peptidoglykan som sin grunnleggende kjemiske base , som er en polymer av N-acetylglukosamin , koblet i en ß-1,4-orientering med N-acetylmuraminsyre , som de er tilsatt til. av laktylgruppen fire eller flere aminosyrer. Dette molekylet polymeriserer mange ganger, slik at det dannes et spesielt nett, kalt murein -sacculen . Nevnte forbindelse er av vital betydning for å bevare formen og gi stivhet til bakteriecellen (hvis denne forbindelsen ikke eksisterte, ville cellen briste på grunn av dets store osmotiske potensial ).

Følgende egenskaper er generelt tilstede i en gram-positiv bakterie: [ 5 ]

• Cytoplasmatisk membran.
• tykt lag med peptidoglykan.
• Teichoic og lipoteichoic syrer , som fungerer som chelateringsmidler og i visse typer vedheft.
• kapselpolysakkarider _ _ _
• Hvis noen flageller er til stede, inneholder de to støtteringer i motsetning til de fire som finnes i gram-negative bakterier fordi gram-positive bakterier har bare ett membranlag.

Både gram-positive og gram-negative bakterier kan ha et krystallinsk overflatelag kalt S-laget . Hos gramnegative bakterier er S-laget direkte festet til den ytre membranen . Hos gram-positive bakterier er S-laget festet til peptidoglykanlaget. Unikt for gram-positive bakterier er tilstedeværelsen av teichoic syrer i celleveggen. Noen spesielle teichoic syrer , lipoteichoic syrer, har en lipidkomponent og kan hjelpe til med forankringen av peptidoglykan, så lenge lipidkomponenten er integrert i membranen.

Under Gram -farging penetrerer fargestoffet ( krystallfiolett ) alle bakterieceller (både grampositive og gramnegative) gjennom bakterieveggen. Deretter avfarger alkohol - acetonblandingen de gram-negative bakteriene, men ikke de gram-positive, som forblir en mørk blå-fiolett farge.

Fylogeni av gram-positive bakterier

Fem phyla av gram-positive bakterier gjenkjennes.

• En av dem er Firmicutes , som inkluderer mange kjente slekter som Bacillus , Listeria , Staphylococcus , Streptococcus , Enterococcus og Clostridium .
• Filumet Tenericutes (= Mollicutes) inkluderer Mycoplasma og andre relaterte bakterier, som har mistet cellevegger og ikke kan farges med Grams metode, men er avledet fra slike former.
• Den tredje filumen er Actinobacteria , som inkluderer noen av de mest typiske bakteriene i jordlivet, og spiller en viktig rolle i nedbrytningen av organisk materiale. Disse og Firmicutes omtales henholdsvis som høye og lave G+C -grupper , basert på innholdet av guanosin og cytosin i deres DNA .
• Den fotosyntetiske phylum Chloroflexi er uvanlig ved at selv om de er monodermale (enkeltmembran), farges de gramnegative i de fleste tilfeller på grunn av deres svært tynne ytre peptidoglykanvegg. [ 6 ]
• Den siste delen, Thermomicrobia , inkluderer relaterte heterotrofe og termofile bakterier.

Deinococcus-Thermus bakterier presenterer også gram-positive bånd, men de er klassifisert fylogenetisk med gram-negative bakterier, siden de er strukturelt like disse.

Det er ukjent om gram-positive bakterier er avledet fra gram-negative bakterier eller omvendt. Hvis den andre membranen (den ytre membranen) er en avledet tilstand, kan phyla Chloroflexi , Firmicutes og Actinobacteria være basale blant bakterier; ellers ville de sannsynligvis være nyere monofyletiske grupper.

• Et alternativ er at gram-positive bakterier dukket opp først, siden de er de enkleste. Det har blitt foreslått at når en gruppe av disse bakteriene utviklet mekanismene for å produsere antibiotika (som bakterien Streptomyces for eksempel gjør ), tvang selektivt press de andre til å beskytte seg mot effekten av disse stoffene. En av disse strategiene var å utvikle en dobbel membran som ga opphav til gramnegative bakterier. [ 7 ]​ [ 8 ]

• Det alternative alternativet vurderer at gram-positive bakterier er de nyeste, som stammer fra gram-negative bakterier ved å vokse peptidoglykanveggen som forhindrer overføring av lipider til å danne den ytre membranen. [ 2 ]​ [ 9 ]

Overraskende nok, innenfor Firmicutes , som er en typisk monodermal phylum, er det to grupper, Negativicutes og Halanaerobiales , som er fullstendig didermale bakterier. Siden disse gruppene ikke er mer i slekt med hverandre enn til resten av Firmicutes, spekuleres det i at en didermal cellevegg var tilstede i forfaren til Firmicutes. [ 10 ]​ [ 11 ]

Se også

• Hans Christian Gram
• bakteriecellekonvolutt
• Gram negative bakterier
• Schiff teknikk
• Ziehl-Neelsen beis
• Syre-alkoholresistens

Referanser

1. ↑ Gram, H. C. (1884). «Über die isolierte Färbung der Schizomyceten in Schnitt- und Trockenpräparaten». Fortschr. Med 2 : 185-189. 
2. ↑ a b Cavalier-Smith, T. (2006) Rooting the tree of life by overgangsanalyser , Biol Direct. 1: 19. doi: 10.1186/1745-6150-1-19.
3. ↑ JM Ghuysen et al. (1994) Bacterial Cell Wall , Elsevier, ISBN 978-0-444-88094-9 .
4. ↑ Gladwin, Mark; Bill Trattler (2007). Klinisk mikrobiologi gjort latterlig enkel . Miami, FL: MedMaster, Inc.pp. 4 – 5. ISBN  978-0-940780-81-1 . 
5. ^ Madigan M; Martinko J (redaktører). (2005). Brock Biology of Microorganisms (ellevte utgave). Prentice Hall. ISBN 0-13-144329-1 . 
6. ↑ Sutcliffe, Iain C. "Cellekonvoluttarkitektur i Chloroflexi: en skiftende frontlinje i en fylogenetisk torvkrig." Miljømikrobiologi 13.2 (2011): 279-282.
7. ^ Gupta RS (2000). "De naturlige evolusjonære forholdene mellom prokaryoter". Crit. Rev. Microbiol. 26 (2): 111-131. PMID  10890353 . doi : 10.1080/10408410091154219 . 
8. ↑ Gupta, Radhey S. Opprinnelse til diderm (Gram-negative) bakterier: antibiotikaseleksjonstrykk snarere enn endosymbiose førte sannsynligvis til utviklingen av bakterieceller med to membraner . Antonie Van Leeuwenhoek 100,2 (2011): 171-182.
9. ^ Cavalier-Smith, T. (2006). "Cellevolusjon og jordhistorie: stasis og revolusjon" . Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361 (1470): 969-1006. PMID  16754610 .   ( brutt lenke tilgjengelig på Internet Archive ; se historikk , første og siste versjon ).
10. ↑ Antunes, Luisa CS, et al. Fylogenomisk analyse støtter den forfedres tilstedeværelse av LPS-ytre membraner i Firmicutes . eLife 5 (2016): e14589.
11. ↑ Muñoz-Gómez, Sergio A. og Andrew J. Roger. Etterlater negative forfedre . eLife 5 (2016): e20061.