GRAMNEGATĪVĀS BACILES: RAKSTURLIELUMI, STRUKTŪRA, VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

Par Gram negatīvas baktērijas (GNB) ir nūjiņveida baktērija, kas dod negatīvu Grama krāsojuma. Tas ir saistīts ar tā šūnu sienas bioķīmiju. Termins baktērijas attiecas uz visām šūnām ar prokariotu īpašībām un, kas pieder pie baktēriju domēna, ko sauc arī par eubakterijām.

Prokariotiem ir raksturīgs tas, ka nav kodolu un membrānas slēgtu nodalījumu. Šī īpašība piemīt arī arheobaktēriju domēna locekļiem, kuros ir arī gramnegatīvas sugas. Abu domēnu locekļu šūnas un citas īpašības ir atšķirīgas.

Avots: Ērika Erbes foto, digitālā kolorīta autors ir Kristofers Pūlijs, abi no USDA, ARS, EMU.

Vispārīgais raksturojums

Gramnegatīvo baktēriju sugām ir šādas īpašības: 1) tās ir stieņa formas; 2) negatīvi ietekmē gramu traipus, tāpēc tie ir sarkani. Pēdējo ražo šūnas sienas struktūra, kas atšķiras no grampozitīvo baktēriju struktūras.

Gramnegatīvie stieņi ievērojami atšķiras viens no otra mobilitātes (pārvietojamā flagella; pārvietojamā bīdāmā; nemobilā), uztura un fizioloģijas (fototrofiskā, chemoorganotrophic, spēja izmantot skābekli utt.) Starpā. Tāpēc ir vieglāk noteikt Eubakterijas un Archaea vispārējās īpašības.

Tie ir vidēji 3 µm gari un 1 µm plati. Tie var būt lielāki vai mazāki. Viņiem trūkst membrānas, kas ieskauj DNS, un organellām, piemēram, mitohondrijiem un hloroplastiem.

Viņiem ir šūnas siena, kas ieskauj plazmas membrānu. Viņiem ir tikai viena apļveida hromosoma un plazmīdas. DNS trūkst intronu.

Daži eubakteriju locekļi ir dzīvnieku un augu patogēni, savukārt arheobaktēriju locekļi nav patogēni.

Eubakterijas var būt jutīgas pret antibiotikām (penicilīnu, kanamicīnu, streptomicīnu utt.), Fiksēt slāpekli, veidot kapsulas, tām ir hlorofila atkarīga fotosintēze, tām nav fotosistēmas ar rodopsīnu un tās var nebūt metanogeniskas. Arheobaktērijas ir pretējas.

Šūnas sienas uzbūve Gramnegatīvās baktērijas

Visām gramnegatīvajām baktērijām, neatkarīgi no to šūnas formas, ir vienādas šūnas sienas strukturālās īpašības.

Gramnegatīvo baktēriju šūnu siena ir daudzslāņu struktūra, kas sastāv no peptidoglikāna. Viņiem ir ārējā membrāna, kas ieskauj peptidoglikānu. Starp ārējo membrānu un šūnas sienu ir šaura telpa, ko sauc par periplasmisko telpu.

Šūnas sienas izmērs ir 30 Å. Tas sastāv no peptidoglikāna (murein), ko veido N-acetilglikozamīna (gluNAC) molekulas, kuras mijas ar N-acetilmuramīnskābes (murNAc) molekulām un veido ķēdes. Peptidoglikāns veido 10% no sienas, pārējā daļa ir ārējā membrāna.

GluNAC un murNAc ķēdes šķērso tetrapeptīdi, četru aminoskābju atlikumu ķēdes. Bieži vien trešais aminoskābju atlikums tetrapeptīdā ir diaminopimelskābe. Divi tetrapeptīdi veido kovalento saiti viens ar otru un ir tieši savienoti ar gluNAC un murNAc ķēdēm.

Ārējā membrāna ir lipīdu divslānis, kas ar lipoproteīnu molekulu palīdzību kovalenti piestiprināts pie peptidoglikāna slāņa. Šajā membrānā ir poriņi, kas veido kanālus caur ārējo membrānu.

Gramnegatīvās Archaea šūnu sienas struktūra

No strukturālā un bioķīmiskā viedokļa Archaea šūnu apvalks ievērojami atšķiras no Eubacteria. Archaea šūnas siena satur tikai 10% peptidoglikāna. Ārējā membrāna, kas parasti atrodas gramnegatīvās baktērijās, Archaea nav.

Gramnegatīvā Archaea ir S slānis, kas ieskauj plazmas membrānu. Kamēr grampozitīvā Archaea ir aploksne, kas apņem S slāni.

Abu domēnu - Eubacteria un Archaea - sugās S slānis sastāv no glikoproteīniem, kas ir olbaltumvielas, kovalences saites savienojot ar ogļhidrātiem. Pēdējās ir atkārtotas apakšvienības, kas var būt lineāras vai sazarotas, veidojot no 1% līdz 20% no kopējās glikoproteīnu masas.

Glikoproteīni ir bagāti (no 40% līdz 50%) ar hidrofobisko aminoskābju atlikumiem. Tā cisteīna un metionīna saturs ir zems. Viņiem ir 10% lizīna, glutamīnskābes un asparagīnskābes. Tāpēc ārpusšūnu virsma ir ļoti hidrofobiska.

Baktēriju veidi, kas ir gramnegatīvi stieņi

Bacilusa formas gramnegatīvās baktērijas ir atrodamas dažādās taksonomijas grupās. Tajā pašā ģintī var būt gramnegatīvas baktērijas, kurām var būt dažādas formas.

Piemēram: 1) Chorobium ģints, kurā atrodamas zaļās sērainās baktērijas, formas, piemēram, baciļi un liekti stieņi; 2) Pasteurella ģints, kurai ir pleomorfas sugas (no vairākām formām).

Ir neviendabīgas grupas, piemēram, "slīdošās baktērijas" un sēra baktērijas, kuru locekļi parasti ir gramnegatīvi, un tām var būt baciļa forma vai citas formas.

Slidenās baktērijas ir filoģenētiski ļoti dažādas, ar dažādiem kustīguma mehānismiem. Tie ir baciļi un viņiem trūkst flagella. Sēra baktērijas ir ļoti daudzveidīga mikroorganismu grupa, kas var būt izliekti stieņi vai stieņi.

Fotoautotrofās baktērijas ir gramnegatīvas un tām ir dažādas formas, piemēram, baciļi un cocci. Tie veido vienu filoģenētisku atzaru Eubacteria jomā.

Ir taksonomijas grupas, kuru locekļi ir gramnegatīvi un kurās vienīgā forma ir bacilis, proti:

Enterobaktērijas (secība Enterobacteriales, Enterobacteriaceae dzimta), Pseudomonas (kārtība Pseudomonadales, klase Gammaproteobacteria), Azotobacter (klase Gammaproteobacteria) un Bacteroides (phylum Bacteroidetes, class Bacteroidia).

Arcaheobaktēriju veidi, kas ir gramnegatīvie stieņi

Haloarchaea (Halobacteria) locekļi ir gramnegatīvi stieņi. Viņi pieder pie Halobacteriales kārtas un Halobacteriacea ģimenes. Šajā ģimenē ir 19 ģinšu un apmēram 57 sugas. Haloarchaea ir monofītiska grupa, tas ir, viņiem ir ekskluzīvs sencis.

Relatīvi tuvu Haloarchaea grupai pieder metanogeniskās arhebaktērijas, kas var būt gramnegatīvas vai grampozitīvas. Viņiem ir dažādas formas. Ir zināmas apmēram 160 dažādas sugas, kas pieder 29 ģintīm, 14 ģimenēm un sešām ordenēm.

Gramnegatīvu stieņu piemēri eubakterijās

Enterobaktēriju grupa

Reprezentatīvās ģintis: Escherichia (gastroenterīts), Enterobacter (reti patogēns), Serratia (reti patogēns), Salmonella (enterīts), Proteus (urīnceļu infekcija), Yersinia (mēris), Klebsiella (pneimonija). Viņi pieder pie gammaproteobaktērijām.

Pseudomonas grupa

Pārstāvju dzimtas: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas un Xanthomonas. Tie var būt taisni vai izliekti baciļi. Vairākas sugas ir patogēnas dzīvniekiem un augiem. Piemēram, Pseudomonas auruginosa ir brūces un apdeguma kolonizators.

Sēra oksidējošo baktēriju grupa

Reprezentatīvā ģints: Thiobacillus. Šī ģints ir vislabāk pazīstama no ķīmijotrofiem. Thiobacillus sugas ir izkaisītas pa proteobaktēriju apakšnodalījumiem (alfa, beta un gamma).

Etiķskābes baktēriju grupa

Reprezentatīvās ģints: Acetobacter un Gluconobacter. Viņi veic nepilnīgu spirtu un cukuru oksidēšanu. Ja substrāts ir etanols, tie veido etiķskābi. Tie ir īpaši noderīgi alkoholisko dzērienu rūpniecībā.

Slāpekli fiksējošo baktēriju grupa

Reprezentatīvās ģints: Azotobacter un Zomonas. Viņi aerobi fiksē slāpekli. Lielākā daļa pieder alfa vai gammaproteobaktērijām. Azotobacter ģints baktērijas ir īpaši lielas baktērijas.

Hipertermofīlo baktēriju grupa

Reprezentatīvās ģints: Thermotoga un Thermodesulfobacterium. Tie ir bakteriālie hipertermofīli, kas aug temperatūrā virs 70 ºC. Tie ir izolēti no sauszemes biotopiem, karstajiem avotiem un zemūdens avotiem.

Gramnegatīvo stieņu piemēri Archaea

Halobacterium salinarum

Tas ir mobilais, dzīvo vidē ar augstu sāls koncentrāciju (> 4 M). Tas var izmantot gaismu kā enerģijas avotu, jo tajā ir bacteriorhodopsin, no gaismas atkarīgs protonu pumpis. Šis sūknis ļauj uztvert gaismu un radīt elektroķīmisko gradientu pāri membrānai.

Elektroķīmiskā gradienta enerģija tiek izmantota, lai sintezētu ATP ar ATP sintāzes palīdzību.

Metanomicrobium movile

Tas ir gramnegatīvs stienis. Slānis rāda sešstūrainu organizāciju. S slāņa olbaltumvielām ir zemi izoelektriskie punkti, kas norāda, ka tie ir bagāti ar skābām aminoskābju atliekām. Hidrofobisko atlieku procentuālais daudzums ir mazs.

Tas dzīvo aitu spureklī. Izgatavo metānu, reducējot oglekļa dioksīdu, izmantojot H ₂ vai formiātu. Tas nevar metabolizēt acetātu, metilamīnus vai metanolu. Tas uzrāda optimālu pH diapazonā no 6,5 līdz 8. Tam ir svarīga loma spurekļu funkcijā un dzīvnieku ēdināšanā.

Gramnegatīvie stieņi, kas izraisa slimības

Klebsiella pneumoniae

Tas ir viens no pneimonijas izraisītājiem. K. pneumoniae ir oportūnistisks patogēns, kas inficē cilvēku un dzīvnieku elpošanas sistēmu. Tas nav mobilais. Tas ir gramnegatīvs stienis, kas ražo dominējošo kapsulu, kas to aizsargā pret fagocitozi.

Pseudomonas aeruginosa

Tas ir gramnegatīvs stienis. Tas rada tādas slimības kā urīnceļu un ausu infekcijas. Tas kolonizē brūces un apdegumus uz ādas. Noteiktos apstākļos tas ražo polisaharīdu bioplēvi, lai izveidotu baktēriju kopienu un aizsargātu to no imūnsistēmas.

Haemophilus

Tie ir mazi gramnegatīvie stieņi un dažreiz pleomorfiski. Ir vairākas sugas, kas saistītas ar cilvēku slimībām, piemēram, H. influenzae (pneimonija), H. aegyptius (konjunktivīts), H. ducrey (chancroid) un H. parainfluenzae (bakteriēmija un endokardīts).

Legionella

Tie ir plāni, pleomorfiski gramnegatīvi stieņi. Tie ir starpšūnu parazīti. Viņi vairojas alveolāros makrofāgos. Tas ražo pneimoniju un sporādiskas, epidēmiskas un nozokomiālas infekcijas. Legionella pneumophila ir atbildīga par epidēmijām.

Salmonella

Tie ir fakultatīvi anerobie gramnegatīvie stieņi. Viņi var kolonizēt dažādus dzīvniekus, ieskaitot zīdītājus, putnus un rāpuļus. Lielākā daļa infekciju rodas pēc inficētas pārtikas norīšanas vai tiešas transmisijas ceļā caur fekālijām-orāli. Izraisa gastroenterītu.

Atsauces

1. Alcamo, E. 1996. Mikrobioloģija. Vilejs, Ņujorka.
2. Bārtons, LL 2005. Strukturālās un funkcionālās attiecības prokariotos. Springers, Ņujorka.
3. Bauman, BW 2012. Mikrobioloģija ar slimībām pēc ķermeņa sistēmas. Pīrsons, Bostona.
4. Black, JG 2008. Mikrobioloģija: principi un izpēte. Vilejs, Ņujorka.
5. Garrett, RA, Klenk, HP 2007. Archaea. Blekvela, Londona.
6. Hogg, S. 2005. Būtiskā mikrobioloģija. Vilejs, Čičesters.
7. Kates, M., Kušners, DJ, Matheson, AT 1993. Archaea (Archaeobacteria) bioķīmija. Elsevier, Amsterdama.
8. Madigan, MT, Martinko, JM, Parker, J. 2004. Brock: mikroorganismu bioloģija. Pīrsons, Madride.
9. Murray, PR, Rosenthal, KS, Pfaüer, MA 2006. Medicīnas mikrobioloģija. Elsevier, Madride.