Gram positivi contro Gram negativi

La maggior parte dei batteri sono classificati in due grandi categorie: Gram positivi e Gram negativi. Queste categorie si basano sulla composizione della parete cellulare e sulla reazione al test di colorazione di Gram. Il metodo di colorazione Gram, sviluppato da Hans Christian Gram, identifica i batteri in base alla reazione delle loro pareti cellulari a determinati coloranti e sostanze chimiche.

Le differenze tra batteri Gram positivi e Gram negativi sono principalmente legate alla composizione della parete cellulare. I batteri Gram positivi hanno pareti cellulari composte principalmente da una sostanza unica per i batteri noti come peptidoglycan, o murein. Questi batteri si colorano di viola dopo la colorazione di Gram. I batteri Gram negativi hanno pareti cellulari con solo uno strato sottile di peptidoglicano e una membrana esterna con un componente lipopolisaccaridico non presente nei batteri Gram positivi. I batteri Gram negativi si colorano di rosso o rosa dopo la colorazione di Gram.

Gram batteri positivi

Le pareti cellulari di Batteri Gram positivi differiscono strutturalmente dalle pareti cellulari dei batteri Gram negativi. Il componente principale delle pareti cellulari batteriche è il peptidoglicano. peptidoglycan è una macromolecola composta da zuccheri e aminoacidi assemblati strutturalmente come materiale tessuto. Il componente di zucchero amminico è costituito da molecole alternate di N-acetilglucosamina (NAG) e Acido N-acetilmuramico (NAM). Queste molecole sono reticolate insieme da brevi peptidi che aiutano a dare forza e struttura ai peptidoglicani. Il peptidoglicano protegge i batteri e ne definisce la forma.

Questa immagine mostra la composizione della parete cellulare dei batteri Gram positivi. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0

La parete cellulare Gram-positiva ha diversi strati di peptidoglicano. Gli spessi strati di peptidoglicano aiutano a sostenere la membrana cellulare e forniscono un punto di attacco per altre molecole. Gli strati spessi consentono anche ai batteri Gram positivi di trattenere la maggior parte del colorante violetto cristallino durante la colorazione di Gram facendoli apparire viola. Le pareti cellulari Gram positive contengono anche catene di acido teicoico che si estendono dalla membrana del plasma attraverso la parete cellulare del peptidoglicano. Questi polimeri contenenti zucchero aiutano a mantenere la forma cellulare e svolgono un ruolo nella corretta divisione cellulare. L'acido teicoico aiuta alcuni batteri Gram positivi a infettare le cellule e causare malattie.

Alcuni batteri Gram positivi hanno un componente aggiuntivo, acido micolico, nelle loro pareti cellulari. Gli acidi micolici producono uno strato esterno ceroso che fornisce una protezione aggiuntiva per i micobatteri, come ad esempio Mycobacterium tuberculosis. I batteri Gram-positivi con acido mycolic sono anche chiamati batteri acido-resistenti perché richiedono uno speciale metodo di colorazione, noto come colorazione acido-veloce, per l'osservazione al microscopio.

I batteri patogeni Gram positivi causano malattie dalla secrezione di proteine ​​tossiche note come esotossine. esotossine sono sintetizzati all'interno della cellula procariotica e rilasciati all'esterno della cellula. Sono specifici di alcune macchie batteriche e possono causare gravi danni agli organi e ai tessuti. Alcuni batteri Gram negativi producono anche esotossine.

Gram Positive Cocci

Cocchi Gram-positivi fare riferimento a batteri Gram positivi a forma sferica. Due generi di cocchi Gram positivi noti per il loro ruolo di agenti patogeni umani Staphylococcus e Streptococco. Lo stafilococco è di forma sferica e le loro cellule compaiono in gruppi dopo la divisione. Le cellule di streptococco appaiono come lunghe catene di cellule dopo la divisione. Esempi di cocchi Gram positivi che colonizzano la pelle includono Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, e Streptococcus pyogenes.

Lo Staphylococcus aureus è un batterio Gram-positivo (rotondo) che si trova sulla pelle e sulle mucose degli esseri umani e di molti animali. I batteri sono generalmente innocui, ma possono verificarsi infezioni sulla pelle rotta o all'interno di una sudorazione bloccata o di una ghiandola sebacea, causando bolle, pustole e ascessi. Paul Gunning / Science Photo Library / Getty Images

Mentre tutti e tre fanno parte del normale microbiota umano, possono causare malattie in determinate condizioni. Lo stafilococco epidermide forma biofilm spessi e può causare infezioni associate a dispositivi medici impiantati. Alcuni ceppi di Staphylococcus aureus, come lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA), sono diventati resistenti agli antibiotici e possono portare allo sviluppo di malattie gravi. Lo streptococco pyogenes può causare mal di gola, scarlattina, avvelenamento del sangue e malattie alimentari.

Gram batteri negativi

Come i batteri Gram positivi, il Gram negativo la parete cellulare batterica è composta da peptidoglicano. Tuttavia, il peptidoglicano è un singolo strato sottile rispetto agli strati spessi nelle cellule Gram positive. Questo strato sottile non trattiene il colorante viola cristallo iniziale ma riprende il colore rosa della controcolora durante la colorazione di Gram. La struttura della parete cellulare dei batteri Gram negativi è più complessa di quella dei batteri Gram positivi. Tra la membrana plasmatica e il sottile strato peptidoglicano si trova una matrice gelatinosa chiamata spazio periplasmatico. A differenza dei batteri Gram positivi, i batteri Gram negativi hanno un membrana esterna strato esterno alla parete cellulare del peptidoglicano. Le proteine ​​della membrana, le lipoproteine ​​della mureina, attaccano la membrana esterna alla parete cellulare.

Questa immagine mostra la composizione della parete cellulare dei batteri Gram negativi. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0

Un'altra caratteristica unica dei batteri Gram negativi è la presenza di lipopolisaccaride (LPS) molecole sulla membrana esterna. LPS è un grande complesso glicolipidico che protegge i batteri dalle sostanze nocive presenti nel loro ambiente. È anche una tossina batterica (endotossina) che può causare infiammazione e shock settico nell'uomo se entra nel sangue. Esistono tre componenti dell'LPS: lipide A, un polisaccaride centrale e un antigene O. Il lipide A componente attacca l'LPS alla membrana esterna. Attaccato al lipide A è il polisaccaride core. Si trova tra il componente lipidico A e l'antigene O. Il O antigene componente è attaccato al polisaccaccide core e differisce tra le specie batteriche. Può essere utilizzato per identificare specifici ceppi di batteri nocivi.

Gram Negative Cocci

Cocchi Gram negativi fare riferimento a batteri Gram negativi a forma sferica. I batteri del genere Neisseria sono esempi di cocchi Gram negativi che causano malattie nell'uomo. Neisseria meningitidis è diplococco, nel senso che le sue cellule sferiche rimangono in coppia dopo la divisione cellulare. Neisseria meningitidis provoca meningite batterica e può anche causare setticemia e shock.

Neisseria meningitidis sono batteri sferici, Gram negativi che causano la meningite nell'uomo. I batteri sono in genere visti in coppia, ognuno concavo sul lato rivolto verso il proprio partner. Agenzia per la protezione della salute / Science Photo Library / Getty Images

Un altro batterio diplococcus, N. gonorrhoeae, è l'agente patogeno responsabile della gonorrea a trasmissione sessuale. Moraxella catarrhalis è un diplococco Gram negativo che provoca infezioni alle orecchie nei bambini, infezioni del sistema respiratorio superiore, endocardite e meningite.

Gram negativo batteri coccobacillus hanno forme batteriche tra la sferica e la forma dell'asta. I batteri del genere Haemophilus e Acinetobacter sono coccobacilli che causano gravi infezioni. Haemophilus influenzae può causare meningite, infezioni del seno e polmonite. Le specie di Acinetobacter causano polmonite e infezioni della ferita.

Punti chiave: batteri Gram positivi contro Gram negativi

• La maggior parte dei batteri può essere ampiamente classificata come Gram positiva o Gram negativa.
• I batteri Gram positivi hanno pareti cellulari composte da spessi strati di peptidoglicano.
• Le cellule Gram positive si colorano di viola quando vengono sottoposte a una procedura di colorazione di Gram.
• I batteri Gram negativi hanno pareti cellulari con un sottile strato di peptidoglicano. La parete cellulare include anche una membrana esterna con molecole di lipopolisaccaride (LPS) attaccate.
• I batteri Gram negativi si colorano di rosa quando sottoposti a una procedura di colorazione di Gram.
• Mentre i batteri Gram positivi e Gram negativi producono esotossine, solo i batteri Gram negativi producono endotossine.

fonti

• Silhavy, T. J., et al. "La busta cellulare batterica." Prospettive di Cold Spring Harbor in biologia, vol. 2, no. 5, 2010, doi: 10.1101 / cshperspect.a000414.
• Swoboda, Jonathan G., et al. "Funzione dell'acido teicoico a parete, biosintesi e inibizione." ChemBioChem, vol. 11, n. 1, giugno 2009, pagg. 35-45., Doi: 10.1002 / cbic.200900557.