GRAMNEGATÍV BACILUSOK: JELLEMZŐK, SZERKEZET, TÍPUSOK - BIOLÓGIA - 2025

A Gram-negatív baktériumok (GNB) rúd alakú baktériumok, amelyek negatív Gram-foltot eredményeznek. Ennek oka a sejtfal biokémiája. A baktériumok kifejezés minden olyan prokarióta tulajdonságú sejtre vonatkozik, amelyek a baktériumok doménjébe tartoznak, más néven Eubacteria.

A prokariótákat a magok és a membránnal zárt rekeszek hiánya jellemzi. Ezt a tulajdonságot az Archaeobacteria domain tagjai is megilletik, amelyekben vannak gram-negatív fajok is. Mind a domének tagjai, mind az egyéb jellemzők sejtfalának különbsége van.

Forrás: Eric Erbe fényképe, digitális színezés: Christopher Pooley, mind az USDA, az ARS, az EMU.

Általános tulajdonságok

A gramnegatív bacillus fajok megosztott tulajdonságai: 1) rúd alakú; 2) negatívak a Gram foltnál, tehát vörös színűek. Ez utóbbi a sejtfal szerkezetéből származik, amely különbözik a gram-pozitív baktériumokétól.

A gram-negatív baktériumok nagymértékben különböznek egymástól mobilitásuk (mozgatható flagella; mozgó csúszó; nemmobil), táplálkozás és fiziológia (fototróf, kemoorganotrofikus, oxigénfelhasználási képesség stb.) Szempontjából, többek között a tényezők között. Ezért könnyebb meghatározni az Eubacteria és Archaea általános jellemzőit.

Átlagosan 3 µm hosszúak és 1 µm szélesek. Lehetnek nagyobbak vagy kisebbek is. Hiányoznak a DNS-t körülvevő membrán és az organellák, például a mitokondriumok és a kloroplasztok.

Van egy sejtfal, amely körülveszi a plazmamembránt. Csak egy kör alakú kromoszóma és plazmid található. A DNS-nek nincs introna.

Az eubaktériumok egyes tagjai az állatok és növények kórokozói, míg az archaeobaktériumok tagjai nem kórokozók.

Az eubakteriák érzékenyek lehetnek az antibiotikumokkal szemben (penicillin, kanamicin, streptomycin stb.), Rögzíthetik a nitrogént, kapszulákat képezhetnek, klorofill-függő fotoszintézissel rendelkeznek, nincsenek fotorendszerei rodopszinnal, és nem lehetnek metanogének. Az archaeobaktériumok ellentétesek.

A sejtfal szerkezete Gram-negatív baktériumok

Az összes gram-negatív baktérium, függetlenül a sejt alakjától, ugyanazokkal a szerkezeti jellemzőkkel rendelkezik, mint a sejtfal.

A Gram-negatív baktériumok sejtfala többrétegű, peptidoglikánból áll. Külső membránjuk van, amely körülveszi a peptidoglikánt. A külső membrán és a sejtfal között van egy keskeny tér, amelyet úgynevezett periplazma térnek nevezünk.

A sejtfal mérete 30 Å. Peptidoglikánból (murein) áll, amelyet N-acetil-glükozamin (gluNAC) molekulák alkotnak, amelyek N-acetilmuraminsav (murNAc) molekulákkal váltakoznak és láncokat alkotnak. A peptidoglikán a fal 10% -át teszi ki, a többi a külső membrán.

A gluNAC és a murNAc láncokat keresztezik tetrapeptidek, négy aminosav maradék láncai. A tetrapeptidben a harmadik aminosavmaradék gyakran diaminopimelinsav. Két tetrapeptid kovalens kötést képez egymással, és közvetlenül kapcsolódik a gluNAC és a murNAc láncokhoz.

A külső membrán egy lipid kettős réteg, amelyet kovalensen kapcsolódnak a peptidoglikán réteghez lipoprotein molekulák segítségével. Ezen a membránon porinek vannak, amelyek csatornákat képeznek a külső membránon keresztül.

A Gram-negatív Archaea sejtfalának szerkezete

Szerkezeti és biokémiai szempontból az Archaea sejtburkolata nagyban különbözik az Eubacteria sejtburkolóitól. Az Archaea sejtfala csak 10% peptidoglikánt tartalmaz. Archaea-ban hiányzik a tipikusan Gram-negatív baktériumokban levő külső membrán.

A Gram-negatív Archaea-ban van egy S-réteg, amely körülveszi a plazmamembránt. Míg a Gram pozitív Archaea-ban van egy boríték, amely körülveszi az S-réteget.

Mindkét domén, az Eubacteria és az Archaea fajainál az S-réteg glikoproteinekből áll, amelyek kovalens kötések révén a szénhidrátokhoz kapcsolódnak fehérjékké. Ez utóbbiak ismétlődő alegységek, amelyek egyenesek vagy elágazóak lehetnek, és a glikoproteinek teljes tömegének 1-20% -át teszik ki.

A glikoproteinek gazdagok (40-50% között) hidrofób aminosavmaradványokban. Cisztein- és metionin-tartalma alacsony. 10% lizint, glutaminsavat és aszparaginsavat tartalmaznak. Emiatt az extracelluláris felület nagyon hidrofób.

Gramnegatív botok baktériumtípusai

Bacillus alakú gram-negatív baktériumok megtalálhatók különféle taxonómiai csoportokban. Ugyanazon nemzeten belül lehetnek grammnegatív baktériumok, amelyek különböző formájúak lehetnek.

Például: 1) a Chorobium nemzetség, amelyben a zöld kéntartalmú baktériumok megtalálhatók, bacillák és hajlított rudak alakjában; 2) a Pasteurella nemzetség, amelynek pleomorf fajai vannak (többféle formában).

Vannak heterogén csoportok, például a „csúszó baktériumok” és a kénbaktériumok, amelyek tagjai általában gram-negatívak, és lehetnek bacillus vagy más formák.

A csúszós baktériumok filogenetikai szempontból nagyon változatosak, különböző mozgékonysági mechanizmusokkal. Bakillák és hiányzik a flagella. A kénbaktériumok a mikroorganizmusok nagyon változatos csoportja, amelyek görbe rudak vagy rudak lehetnek.

A fotoautotróf baktériumok gramnegatívak és sokféle formában vannak, például bacillákban és cocciokban. Ezek egyetlen filogenetikai ágot tartalmaznak az Eubacteria tartományon belül.

Vannak olyan taxonómiai csoportok, amelyek tagjai gram-negatívak és amelyek egyetlen formája a bacillus, nevezetesen:

Enterobaktériumok (Enterobacteriales, Enterobacteriaceae család), Pseudomonas (sorrendben Pseudomonadales, Gammaproteobaktériumok osztálya), Azotobacter (Gammaproteobaktériumok), és Bacteroides (Phylum Bacteroidetes, Bacteroidia osztály).

Arcaheobaktériumok típusai, amelyek gram-negatív rudak

A Haloarchaea (Halobacteria) tagjai gram-negatív rudak. A Halobacteriales és a Halobacteriacea családba tartoznak. Ebben a családban 19 nemzetség és mintegy 57 faj van. A Haloarchaea monofil csoport, vagyis exkluzív őseik vannak.

A Haloarchaea viszonylag közeli csoportját képezik a metanogenikus régészek, amelyek gramm negatív vagy grampozitív lehetnek. Különböző alakúak. Körülbelül 160 különféle faj ismert, amelyek 29 nemzetségbe, 14 családba és hat rendbe tartoznak.

Példák az Eubacteria grammnegatív rudakra

Enterobaktériumok csoportja

Reprezentatív nemzetségek: Escherichia (gastroenteritis), Enterobacter (ritkán patogén), Serratia (ritkán patogén), Salmonella (enteritis), Proteus (húgyúti fertőzés), Yersinia (pestis), Klebsiella (pneumonia). A gammaproteobaktériumokhoz tartoznak.

Pseudomonas Group

Reprezentatív nemzetségek: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas és Xanthomonas. Lehetnek egyenes vagy ívelt bacillák. Számos faj patogén az állatokra és a növényekre. Például a Pseudomonas auruginosa egy seb- és égési kolonizátor.

Kén oxidáló baktériumok csoportja

Reprezentatív nemzetség: Thiobacillus. Ez a nemzetség a legismertebb a kemolitotrófok közül. A Thiobacillus fajokat szétszórják a proteobaktériumok alcsoportjai (alfa, béta és gamma).

Ecetsav baktériumok csoportja

Reprezentatív nemzetségek: Acetobacter és Gluconobacter. Végzik az alkoholok és cukrok hiányos oxidációját. Ha a szubsztrát etanol, ecetsavat képeznek. Különösen hasznosak az alkoholtartalmú italgyártásban.

Nitrogén rögzítő baktériumok csoportja

Reprezentatív nemzetségek: Azotobacter és Zomonas. Aerob módon rögzítik a nitrogént. A legtöbb az alfa- vagy gammaproteobaktériumokba tartozik. Az Azotobacter nemzetség baktériumai különösen nagy baktériumok.

Hipertermofil baktériumok csoportja

Reprezentatív nemzetségek: Thermotoga és Thermodesulfobacterium. Bacilláris hipertermofilok, amelyek 70 ºC feletti hőmérsékleten nőnek. Elkülönítették őket a földi élőhelyekről, a forró forrásokból és a víz alatti forrásokból.

Példák gramnegatív rudakra az Archaea-ban

Halobacterium salinarum

Mobil, olyan környezetben él, ahol magas a sókoncentráció (> 4 M). Használhatja a fényt energiaforrásként, mert rendelkezik bacteriorhodopsinnal, egy fényfüggő protonpumppal. Ez a szivattyú lehetővé teszi a fény elfogását és az elektrokémiai gradiens létrehozását a membránon.

Az elektrokémiai gradiens energiáját az ATP szintéziséhez az ATP szintáz képezi.

Metanomicrobium movile

Ez egy gram negatív rúd. Az S réteg hatszögletű szervezetet mutat. Az S-rétegű fehérjék alacsony izoelektromos ponttal rendelkeznek, ami azt jelzi, hogy gazdagok savas aminosavmaradványokban. A hidrofób maradékok százalékos aránya alacsony.

A juhok bendőjében él. Gyárt metán keresztül szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére használatával H ₂ vagy formiát. Nem képes metabolizálni az acetátot, metil-aminokat vagy metanolt. Optimális pH-értékkel rendelkezik 6,5 és 8 között. Fontos szerepet játszik a bendő működésében és az állatok táplálásában.

Gram-negatív rudak, amelyek betegséget okoznak

Klebsiella pneumoniae

Ez a tüdőgyulladás egyik kórokozója. A K. pneumoniae egy opportunista kórokozó, amely megfertőzi az emberek és állatok légzőrendszerét. Nem mobil. Gramnegatív rudacskával előállít egy domináns kapszulát, amely megvédi a fagocitózistól.

Pseudomonas aeruginosa

Ez egy gram negatív rúd. Olyan betegségeket okoz, mint például húgyúti és fülfertőzések. Kolonizálja a sebeket és ég a bőrön. Bizonyos körülmények között poliszacharid biofilmet állít elő a baktérium közösség létrehozása és az immunrendszer elleni védelem céljából.

Haemophilus

Kisméretű gram-negatív rudak és néha pleomorfak. Számos faj társul az emberek betegségéhez, mint például a H. influenzae (tüdőgyulladás), a H. aegyptius (kötőhártya-gyulladás), H. ducrey (chancroid) és H. parainfluenzae (bakteriémia és endokarditisz).

Legionella

Ezek vékony, pleomorf grammnegatív rudak. Ezek intracelluláris paraziták. Szaporodnak az alveoláris makrofágokban. Tüdőgyulladást, szórványos, járványos és orvosi megbetegedéseket okoz. A Legionella pneumophila felelős a járványokért.

Salmonella

Ezek fakultatív anerob grammnegatív rudak. Gyakorolhatnak különféle állatokat, köztük emlősöket, madarakat és hüllőket. A legtöbb fertőzés a szennyezett táplálék lenyelése után, vagy közvetlenül a széklet-orális úton történő átvitelkor jelentkezik. Gastroenteritist okoz.

Irodalom

1. Alcamo, E. 1996. Mikrobiológia. Wiley, New York.
2. Barton, LL 2005. Strukturális és funkcionális kapcsolatok prokariótákban. Springer, New York.
3. Bauman, BW 2012. Mikrobiológia betegségekkel testrendszer szerint. Pearson, Boston.
4. Black, JG 2008. Mikrobiológia: alapelvek és feltárás. Wiley, New York.
5. Garrett, RA, Klenk, HP 2007. Archaea. Blackwell, London.
6. Hogg, S. 2005. Alapvető mikrobiológia. Wiley, Chichester.
7. Kates, M., Kushner, DJ, Matheson, AT 1993. Archaea (archaeobacteria) biokémiája. Elsevier, Amszterdam.
8. Madigan, MT, Martinko, JM, Parker, J. 2004. Brock: a mikroorganizmusok biológiája. Pearson, Madrid.
9. Murray, PR, Rosenthal, KS, Pfaüer, MA 2006. Orvosi mikrobiológia. Elsevier, Madrid.