Unterschied zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien
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Hauptunterschied - Gram-positive vs. gramnegative Bakterien
Grampositive und gramnegative Bakterien sind die zwei Arten von Bakterien, die sich durch die Gram-Färbetechnik unterscheiden. Die Gramfärbung wurde 1884 von Cristian Gram entwickelt. Die bei der Technik verwendete Färbung ist Kristallviolett. Gram-positive Bakterien sind aufgrund des Fehlens einer äußeren Membran anfälliger für Antibiotika. Da gramnegative Bakterien eine äußere Membran enthalten, sind sie weniger anfällig für Antibiotika. Daher sind gramnegative Bakterien im Vergleich zu grampositiven Bakterien pathogener. Das Hauptunterschied zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien ist das Grampositive Bakterien enthalten eine dicke Peptidoglycan-Zellwand zusammen mit Teichoinsäure, wodurch sich die Bakterien während der Grammfärbung lila verfärben können, während Gram-negative Bakterien eine dünne Peptidoglycan-Zellwand ohne Teichoinsäure enthalten, wodurch sich die Zellwand während der Gegenfärbung rosa färben kann.
Dieser Artikel untersucht,
1. Was sind grampositive Bakterien?
- Definition, Eigenschaften, Zellwandstruktur, Beispiele
2. Was sind gramnegative Bakterien?
- Definition, Eigenschaften, Struktur der Zellwand und der Zellhülle
3. Was ist der Unterschied zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien?
Was sind grampositive Bakterien?
Bakterien, die die Kristallviolettfärbung während der Grammfärbung beibehalten und die positive Farbe für Tests ergeben, werden als grampositive Bakterien bezeichnet. Sie erscheinen unter dem Mikroskop durch Verfärbung violett. Die in den grampositiven Bakterien vorhandene dicke Peptidoglycanschicht ist dafür verantwortlich, dass sich der Fleck auch nach der Entfärbung behält. Eines der charakteristischsten Merkmale von grampositiven Bakterien ist, dass sie aufgrund des Fehlens einer äußeren Membran anfälliger für Antibiotika sind. Die Grammfärbung von stabförmigen Bacillus-Arten ist in gezeigt Abbildung 1.
Abbildung 1: Mit Gram befleckte stäbchenförmige Bacillus-Arten
Zellwandstruktur von grampositiven Bakterien
Grampositive Bakterien enthalten eine kontinuierliche Zellwand, den Sacculus, die 20 bis 80 nm dick ist. Die Zellwand besteht aus Peptidoglycan, bekannt als Murein. Peptidoglykane enthalten ein Glycan-Rückgrat, das sich aus N-acetylierter Muraminsäure und Glucosamin zusammensetzt. In grampositiven Bakterien ist dieses Glykan-Rückgrat stark mit Oligopeptiden vernetzt. Die β-Lactam-Antibiotika zielen auf das Enzym Transpeptidase ab, das an der Vernetzung beteiligt ist. In einigen grampositiven Bakterien wird Teichosäure gefunden, die kovalent an das Peptidoglycan-Rückgrat gebunden ist. Teichoesäure trägt eine starke negative Ladung und ist stark antigen. Die Struktur der grampositiven Zellwand ist in gezeigt Figur 2.
Abbildung 2: Grampositive Zellwand
Was sind gramnegative Bakterien?
Bakterien, die die Kristallviolettfärbung während der Grammfärbung nicht beibehalten, werden als gramnegative Bakterien bezeichnet. Die Peptidoglycanschicht, die für die Beibehaltung der Kristallviolettfärbung verantwortlich ist, ist in gramnegativen Bakterien dünn und befindet sich zwischen der inneren Cytoplasmamembran und der äußeren Membran der Bakterien. Daher können gramnegative Bakterien durch die Gegenfärbung, Safranin, während der Gramfärbungstechnik angefärbt werden, wodurch sich die Farbe rot bis rosa färbt. Escherichia coli ist gramnegativ und wird in den meisten bakteriellen Studien als Modellorganismus verwendet. Gram-negative Bakterien sind aufgrund ihrer geringeren Anfälligkeit für Antibiotika pathogener. Die Antibiotikaresistenz der gramnegativen Bakterien wird durch die in diesen Bakterien vorhandene äußere Membran gegeben. Neisseria gonorrhoeae, Pseudomonas aeruginosa und Yersinia pestis wie gramnegative Bakterien sind pathogen.
Abbildung 3: Gram-negative Kokken und grampositive stäbchenförmige Bakterien in Grammfärbung
Zellwand- und Zellumschlagstruktur von Gram-negativen Bakterien
Die Zellwand von gramnegativen Bakterien ist 5-10 nm dick und enthält eine Monoschicht aus Peptidoglycan. Das Peptidoglycan-Rückgrat ist in gramnegativen Bakterien teilweise vernetzt. In der Zellwand von gramnegativen Bakterien wird keine Teichoesäure gefunden. Gram-negative Bakterien setzen sich aus einer Zellhülle an der Außenseite der Zellwand zusammen, die als äußere Membran bezeichnet wird und 7,5 bis 10 nm dick ist. In der äußeren Membran der gramnegativen Bakterien werden Lipopolysaccharide gefunden, die als Endotoxine dienen. Die äußere Membran ist nicht kovalent in Lipoproteinen, den Braunschen Lipoproteinen, verankert, die kovalent an die Peptidoglycanschicht gebunden sind. Innere und äußere Membran haften mit hunderten von Bayer-Patches aneinander.
Abbildung 4: Gram-negative Zellwand
Unterschied zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien
Grammfärbung
Grampositive Bakterien: Grampositive Bakterien behalten die Kristallviolettfärbung während der Grammfärbung bei, was zu einem positiven Ergebnis führt.
Gram-negative Bakterien: Gram-negative Bakterien behalten die Kristallviolettfärbung während der Grammfärbung nicht bei, was zu einem negativen Ergebnis führt.
Aussehen unter dem Mikroskop
Grampositive Bakterien: Grampositive Bakterien erscheinen unter dem Mikroskop in violetter Farbe.
Gram-negative Bakterien: Gram-negative Bakterien erscheinen in pink, indem sie das Safranin gegenfärben.
Äußere Membran
Grampositive Bakterien: Die äußere Membran ist in grampositiven Bakterien vorhanden.
Gram-negative Bakterien: Die äußere Schicht fehlt bei gramnegativen Bakterien.
Peptidoglycan-Schicht
Grampositive Bakterien: Die Peptidoglycanschicht ist dick und vielschichtig.
Gram-negative Bakterien: Die Peptidoglycanschicht ist dünn und einlagig.
Periplasmatischer Raum
Grampositive Bakterien: Der periplasmatische Raum fehlt in grampositiven Bakterien.
Gram-negative Bakterien: Der periplasmatische Raum ist in gramnegativen Bakterien vorhanden.
Dicke der Zellwand
Grampositive Bakterien: Die Dicke der Zellwand in grampositiven Bakterien beträgt etwa 20 bis 80 nm.
Gram-negative Bakterien: Die Zellwand von gramnegativen Bakterien ist etwa 5-10 nm dick.
Textur der Zellwand
Grampositive Bakterien: Die Zellwand von grampositiven Bakterien ist glatt.
Gram-negative Bakterien: Die Zellwand von gramnegativen Bakterien ist wellig.
Lipopolysaccharid (LPS) -Gehalt in der Wand
Grampositive Bakterien: Die Zellwand von grampositiven Bakterien enthält praktisch keinen Lipopolysaccharidgehalt.
Gram-negative Bakterien: Gram-negative Bakterien enthalten einen hohen Lipopolysaccharidgehalt in ihrer Zellwand.
Lipid- und Lipoprotein-Gehalt
Grampositive Bakterien: Der Gehalt an Lipiden und Lipoproteinen ist in der Zellwand von grampositiven Bakterien gering.
Gram-negative Bakterien: Der Gehalt an Lipiden und Lipoproteinen ist in der Zellwand von gramnegativen Bakterien hoch.
Murein
Grampositive Bakterien: Die Zellwand von grampositiven Bakterien enthält 70-80% Murein.
Gram-negative Bakterien: Die Zellwand der gramnegativen Bakterien enthält 10-20% Murein.
Poren auf der äußeren Membran
Grampositive Bakterien: Porine fehlen in der äußeren Membran von grampositiven Bakterien.
Gram-negative Bakterien: Porine oder hydrophile Kanäle sind in der äußeren Membran von gramnegativen Bakterien vorhanden.
Teichonsäure
Grampositive Bakterien: Teichsäure liegt in der Membran von grampositiven Bakterien vor.
Gram-negative Bakterien: Teichsäure fehlt in der Membran von gramnegativen Bakterien.
Basalkörper des Flagellums
Grampositive Bakterien: Der Basalkörper des Flagellums enthält zwei Ringe in grampositiven Bakterien.
Gram-negative Bakterien: Der Basalkörper des Flagellums enthält vier Ringe in gramnegativen Bakterien.
Pili
Grampositive Bakterien: Grampositive Bakterien enthalten keine Pili.
Gram-negative Bakterien: Gram-negative Bakterien enthalten Pili.
Prominente Mesosomen
Grampositive Bakterien: Mesosomen sind in grampositiven Bakterien ausgeprägter.
Gram-negative Bakterien: Mesosomen sind bei gramnegativen Bakterien weniger ausgeprägt.
Resistenz gegen körperliche Störungen, Natriumazid und Trocknung
Grampositive Bakterien: Die Beständigkeit gegen physikalische Zerstörung, Natriumazid und Trocknen ist bei grampositiven Bakterien hoch.
Gram-negative Bakterien: Die Beständigkeit gegen physikalische Zerstörung, Natriumazid und Trocknung ist bei gramnegativen Bakterien gering.
Anfälligkeit gegenüber anionischen Waschmitteln
Grampositive Bakterien: Die Anfälligkeit gegenüber anionischen Detergenzien ist bei grampositiven Bakterien hoch.
Gram-negative Bakterien: Die Anfälligkeit gegenüber anionischen Detergenzien ist bei Gramm-negativen Bakterien gering.
Inhibierung durch basische Farbstoffe
Grampositive Bakterien: Die Hemmung durch basische Farbstoffe ist in grampositiven Bakterien hoch.
Gram-negative Bakterien: Die Inhibierung durch basische Farbstoffe ist gering in Gramm-negativen Bakterien
Zellwandaufbruch durch Lysozym
Grampositive Bakterien: Die Zellwand der grampositiven Bakterien neigt eher zum Aufbrechen durch Lysozym.
Gram-negative Bakterien: Die Zellwand der gramnegativen Bakterien neigt weniger zur Zerstörung durch Lysozym.
Pathogenität
Grampositive Bakterien: Einige Arten von pathogenen Bakterien sind zu positiv.
Gram-negative Bakterien: Die meisten pathogenen Bakterien sind gramnegativ.
Toxine
Grampositive Bakterien: Exotoxine werden von grampositiven Bakterien produziert.
Gram-negative Bakterien: Endotoxine oder Exotoxine werden von gramnegativen Bakterien produziert.
Antibiotika Resistenz
Grampositive Bakterien: Grampositive Bakterien sind anfälliger für Antibiotika wie Penicillin und Sulfonamid.
Gram-negative Bakterien: Gram-negative Bakterien sind resistenter gegen Antibiotika. Sie sind jedoch anfällig für Streptomycin, Chloramphenicol und Tetracyclin.
Beispiele
Grampositive Bakterien: Lactobacillus, Actinomyces, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Staphylococci und Streptococci sind Beispiele für grampositive Bakterien.
Gram-negative Bakterien: Beispiele für gramnegative Bakterien sind Acetobacter, Chlamydia, Borrelia, Bortadella, Burkholderia, Enterobacter, Escherichia, Helicobacter, Klebsiella und Neisseria.
Fazit
Grampositiv und gramnegativ sind zwei Unterscheidungen bei Bakterien, die zur Klassifizierung von Bakterien verwendet werden können. Die Differenzierung beruht auf der Dicke der Peptidoglycanschicht, die sich in der Zellwand befindet. Peptidoglycan wird sowohl in grampositiven als auch in gramnegativen Bakterien gefunden. Es bietet mechanische Unterstützung und die charakteristische Form der Bakterien. Die Peptidoglykanschicht aus grampositiven Bakterien ist vielschichtig. Es ist jedoch eine Monoschicht in gramnegativen Bakterien. Aufgrund der Dicke der Peptidoglycan-Schicht können grampositive Bakterien den Gram-Farbstoff Kristallviolett-Jod-Komplex in der Zellwand zurückhalten. Daher können sie unter dem Mikroskop in violetter Farbe dargestellt werden. Gram-negative Bakterien sind jedoch nicht in der Lage, den Gram-Fleck zurückzuhalten, und sie können durch den Gegenfleck-Safranin angefärbt werden. Andererseits enthalten gramnegative Bakterien eine äußere Membran, die den Bakterien die Antibiotika-Resistenz verleiht. Einige Bakterien mögen Mykoplasmen Spezies fehlen Peptidoglykane in der Zellwand und können nicht als grampositiv oder gramnegativ unterschieden werden. Diese Arten haben einige Membranstrukturen von grampositiven und gramnegativen Bakterien. Der Hauptunterschied zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien ist die Dicke der Zellwandpeptidoglycanschicht in jedem Bakterien.
Referenz:
1. Salton, Milton R.J. "Struktur". Medizinische Mikrobiologie. 4. Ausgabe. US National Library of Medicine, 01. Januar 1996. Web. 30. März 2017.
2. "Liste der grampositiven und gramnegativen Bakterien". Liste der grampositiven und gramnegativen Bakterien Flashcards | Quizlet. N.p., n. D. Netz. 30. März 2017.
Bildhöflichkeit:
1. "Bacillus species" Von Dr. Sahay - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. „Gram-positives Cellwall-Schema“ von Twooars in der englischsprachigen Wikipedia (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
3. "Gram Fleck 01" von Y Tambe - Y Tambe's Datei (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
4. "Gram negative cell wall" Von Jeff Dahl - Eigene Arbeit (GFDL) über Commons Wikimedia
