GRAM NEGATIVNÍ BAKTERIE: CHARAKTERISTIKA, STRUKTURA, NEMOCI - BIOLOGIE - 2025

Tyto negativní bakterie Gram jsou bakterie, které se zachovávají krystalové violeti barvivo při použití Gramovo barvení. Z tohoto důvodu barví červeně nebo slabě růžovou barvu spíše než modrou nebo fialovou, jak to činí grampozitivní bakterie. Barva získaná Gram negativními barvami je způsobena dalším barvivem, kterým může být fuchsin nebo safranin.

Rozdíl v zabarvení souvisí s povahou buněčné stěny v obou skupinách organismů. Během barvení se křišťálově fialová váže na bakteriální buněčnou stěnu a také tvoří ve vodě nerozpustný komplex s jódem obsaženým v lugolu (další sloučenina použitá při barvení podle Grama).

Pink Gram negativní bakterie. Převzato a upraveno z: Microrao.

Buněčná stěna grampozitivních bakterií je v podstatě hustá a komplexní a je schopna zachovat komplex tvořený krystalovou violetou a jódem, pokud je ošetřena alkoholem nebo acetonem. Buněčná stěna gramnegativních bakterií je jednodušší a nezachovává si křišťálovou fialovou.

Tyto bakterie jsou všudypřítomné a vyskytují se prakticky v každém prostředí na Zemi schopném podporovat život. Skupina obsahuje patogenní druhy pro člověka, které jsou spojeny s infekcemi močovými, dýchacími a gastrointestinálními; některé z nich se získávají ve stejných zdravotnických střediscích (nosokomiální).

Obecné vlastnosti

Hlavní charakteristikou této skupiny bakterií je to, že barví červenou nebo růžovou technikou Gramova barvení. Během této techniky diferenciálního barvení se všechny bakterie zbarví modře nebo fialově, ale pouze grampozitivní bakterie jsou schopny takové barvení zachovat po ošetření alkoholem nebo acetonem.

Tyto bakterie mají dvě lipidové membrány, z nichž jedna je reprezentována cytoplazmatickou membránou a další je vnější z buněčné stěny. Vyskytuje se výhradně u gramnegativních a obvykle se skládá z fosfolipidů a lipopolysacharidů.

Lipidová složka lipopolysacharidů vnější membrány je známá jako lipid A a působí jako endotoxin, který po vstupu do oběhového systému způsobuje toxickou reakci, která může dokonce vyvolat endotoxický šok.

Buněčná stěna je složena z peptidoglykanů tvořících tenkou vrstvu a postrádá teichoické a lipoteichoové kyseliny, na rozdíl od toho, co se děje u grampozitivních, které jsou složeny z několika vrstev peptidoglykanů a představují oba typy kyselin. Tyto slouží k ukotvení jaderného obalu k cytoplazmatické membráně.

Bičíky gramnegativních bakterií, pokud jsou přítomny, mají čtyři podpůrné kruhy (dva pro každou membránu), zatímco u grampozitivních bakterií mají pouze dva podpůrné kruhy, protože mají pouze jednu membránu.

Struktura

Průměrná prokaryotická buňka.

Všechny bakterie postrádají jádro a chromozomální materiál není od cytoplazmy oddělen jadernou membránou. Ribozomy jsou také zabudovány do cytoplazmy.

Gram negativní bakterie se skládá ze dvou buněčných membrán a buněčné stěny mezi nimi. Mezi buněčnou stěnou a vnitřní membránou je periplazma. Kromě toho může někdy představovat bičíky, fimbrie, kapsle a velmi výjimečně spory.

Buněčná zeď

Buněčná stěna se skládá hlavně z peptidoglykanu, polymeru tvořeného opakujícími se jednotkami N-acetylglukosaminu a kyseliny N-acetylmuramové, které tvoří tenkou vrstvu.

Vnější membrána je pevně vázána na peptidoglykan a je součástí buněčné stěny gramnegativních bakterií.

Vnější membrána

Vnější membrána obsahuje fosfolipidy, lipopolysacharidy a membránové proteiny. Lipopolysacharidy jsou tvořeny lipidem A (lipidová část), polysacharidem O a mezi nimi dalším řetězcem polysacharidů. Lipid A je ponořen do membrány a polysacharid O do vnější strany.

Lipipopolysacharid (LPS) je endotoxin, jehož toxický potenciál je způsoben lipidem A. Protože je tento lipid ponořen do membrány, objeví se jeho toxický účinek pouze tehdy, když je bakteriální buňka lyzována.

Periplazma

Želatinová látka složená z vody a vysokých koncentrací proteinů a peptidoglykanu. Má velký význam v energetickém metabolismu gramnegativních bakterií a nachází se mezi buněčnou stěnou a cytoplazmatickou membránou (periplazmatický prostor).

Mikroskopický snímek (zvětšení X1000) grampozitivních (Staphylococcus aureus, nachové) a gram-negativních (Escherichia coli, v růžové) bakterie. Převzato a upraveno z: Y tambe.

Buněčná membrána

Buněčná membrána je struktura, která odděluje intracelulární prostor od vnějšího prostředí. Je to polopropustná membrána, přibližně 8 nm, lipidového charakteru, podobná ústavě jako u jiných bakterií a která se liší od eukaryotické membrány, protože ta má eukaryotické membrány, zatímco bakteriální membrána nemá.

Cytoplazma

Je to buněčný obsah vymezený cytoplazmatickou membránou a obsahující ribozomy, nukleoidy a různé makromolekuly v suspenzi.

Ribosomy

U gramnegativních bakterií se ribozomy mohou vyskytovat jednotlivě v cytoplazmě, ve skupinách nebo v řetězcích asociovaných s messengerovou RNA, které se nazývají polyribosomy.

Bakteriální DNA

Jako u všech bakterií, bakteriální DNA není obsažena v jádru. Tento genetický materiál je tvořen dvojitým vláknem DNA v kruhovém tvaru.

Fimbriae nebo pilis

Fimbrie nebo pilis jsou filiformní struktury, které jsou distribuovány hlavně na vnějším povrchu gramnegativních bakterií. Navzdory jejich podobnosti s bičíky se nepoužívají k vysídlení, ale k jiným funkcím, jako je přilnutí k hostitelským tkáním nebo k reprodukci.

Kapsle

Kapsle je struktura, která může být přítomna v jakémkoli typu bakterie. Nejedná se o životně důležitou strukturu, protože její ztráta neovlivňuje životaschopnost bakterií, ale je důležitá, protože chrání organismus před fagocytózou. Pokud je přítomen, nachází se mimo buněčnou stěnu.

Obvykle se skládá z polysacharidů s mukózním vzhledem. Představuje virulenční faktor pro některé bakterie.

Výtrusy

Tyto struktury se vyskytují téměř výhradně v grampozitivních prutech, s výjimkou jediného gramnegativního druhu (Coxiella burnetti), který je také obsahuje. Jsou tvořeny uvnitř těla, pro které se nazývají endospory a jsou vysoce odolnými strukturami vůči nepříznivým okolním faktorům, jakož i radiačním a chemickým dezinfekčním prostředkům.

Flagellum

Bakteriální bičík je bičovitá struktura, která se používá pro pohyb. Jejich počet a uspořádání na bakteriálním povrchu se liší podle druhu.

Nemoci

Gramnegativní bakterie, zejména Enterobacteriaceae a nefermentativní bakterie, mají velký lékařský význam, protože jsou původci celé řady infekčních chorob, mezi které lze zmínit:

Infekce močového ústrojí

Gramnegativní bakteriální infekce močových cest lze rozdělit na dva typy: endogenní a exogenní. Endogenní infekce se vyskytují, když bakterie kolonizují vzestupný gastrointestinální trakt močovým traktem. K exogenním obvykle dochází v důsledku používání kontaminovaných nástrojů během lékařské péče.

Tato onemocnění se mohou projevovat lokálními příznaky, jako je tomu v případě cystitidy a prostatitidy, nebo naopak mohou vykazovat systémové příznaky, které zahrnují horečku a sepsu, které se mohou vyskytnout u pyelonefritidy nebo ledvinového abscesu.

Intraabdominální infekce

Mnoho gramnegativních bakterií je normálním členem gastrointestinální bakteriální flóry, aniž by způsobovalo jakýkoli typ onemocnění, ale jsou to oportunní patogeny, které mohou způsobit infekce, pokud se vyskytnou léze v zažívacím traktu.

Tyto infekce mohou být lokální a omezené na stěny gastrointestinálního traktu, jako je tomu u divertikulitidy nebo cholecystitidy, nebo se mohou rozšířit do břišní dutiny a způsobit peritonitidu.

Peritoneum je membrána, která pokrývá všechny coelomické viscera, takže infekce této membrány se může rychle rozšířit do všech orgánů. Normálně, když dojde k intraabdominální infekci, zejména pokud existují abscesy, není antibiotická léčba dostatečná a musí být použity chirurgické možnosti.

Infekce dýchacích cest

Tento typ infekce je spojen s vysokou morbiditou a úmrtností. Obvykle se vyskytuje u nemocničních pacientů nebo u těch, kteří byli léčeni antibiotiky. Respirační onemocnění způsobená gramnegativními bakteriemi zahrnují tracheobronchitidu a pneumonii.

Jiné nemoci

Gramnegativní bakterie jsou také spojovány s celou řadou dalších nemocí, včetně kapavky, bakteriální meningitidy a většiny nozokomiálních infekcí.

Příklady

Klebsiella pneumoniae

Klebsiella pneumoniae je bakterie ve tvaru tyčinky, kterou lze nalézt jednotlivě, ve dvojicích, v řetězcích nebo ve skupinách. Nemá bičík nebo sporula, ale představuje dobře vyvinutou tobolku.

Tato bakterie je oportunním patogenem spojeným s různými nemocničními infekcemi, které mohou dokonce způsobit smrt. V posledních letech se objevily hypervirulentní kmeny, které je obtížné léčit a které jsou spojeny s významnými nemocnostmi a úmrtnostmi.

Neisseria gonorrhoeae

Tato bakterie je diplococcus s přilehlými stranami koků zploštěných a hlavní osou každé buňky kolmo k hlavní ose páru a obecně má na svém povrchu kapsli a pili. Obvykle se vyskytuje v polymorfonukleárních lymfocytech. Je oxidáza negativní a kataláza pozitivní.

Neisseria gonorrhea je zodpovědná za onemocnění známé jako kapavka nebo blenorea, což je pohlavně přenosná nemoc.

Morganella morganii

Morganella morganii je fakultativní anaerobní bakterie negativní na oxidázu, která je tvarována jako rovná tyč, bičovaná při teplotách pod 30 ° C, ale bičovaná při teplotách nad touto. Je běžným členem střevního traktu lidí a jiných druhů.

Přestože se běžně vyskytuje jako komensál zažívacího traktu bez způsobení nemoci, je oportunistický patogen, který může kromě jiných nemocí způsobovat infekce močových cest, septikémii, bakterémii, průjem, pneumonii, spontánní bakteriální peritonitidu nebo Ludwigovu anginu.

Reference

1. Spektrum infekčních chorob způsobených gramnegativními bakteriemi. Obnoveno z futurelearn.com
2. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall a BJ McCarthy (1978). Mikrobiologie. 2. vydání. Holt, Rinehart a Winston.
3. Gramnegativní bakterie. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wikipedia.org
4. C. Lyre. Morganella morganii: Charakteristika, Nemoci, které může způsobit, léčba. Obnoveno ze stránky lifeder.com
5. C. Lyre. Klebsiella pneumoniae: charakteristika, morfologie, nákaza a nemoci. Obnoveno ze stránky lifeder.com
6. S. Hogg (2005). Základní mikrobiologie. John Wiley & Sons, LTD
7. N. Rodríguez. Gram negativní bakterie: buněčná stěna. Obnoveno odparais-sphynx.com