Forskjellen mellom Gram Positive og Gram Negative Bakterier

Hovedforskjell - Gram Positive vs Gram Negative Bakterier

Gram positive og gram negative bakterier er de to typer bakterier, differensiert av gramfargingsteknikken. Gramfarging ble utviklet av Cristian Gram i 1884. Flekken som brukes under teknikken er krystallfiolett. Gram positive bakterier er mer utsatt for antibiotika på grunn av mangel på en ytre membran. Siden gramnegative bakterier inneholder en ytre membran, er de mindre utsatt for antibiotika. Derfor er gramnegative bakterier mer patogene sammenlignet med gram positive bakterier. De hovedforskjell mellom gram positive og gram negative bakterier er det gram positive bakterier inneholder en tykk peptidoglycan cellevegg sammen med teichoic syre, slik at bakteriene flekker i lilla under gramfarging, mens gram negative bakterier inneholder en tynn peptidoglycan cellevegg uten teichoic syre, slik at cellevegget flekker i rosa under counter farging.

Denne artikkelen utforsker, 

1. Hva er Gram Positive Bakterier
      - Definisjon, egenskaper, celleveggstruktur, eksempler
2. Hva er Gram Negative Bakterier
      - Definisjon, egenskaper, Cell Wall og Cell Envelope Structure
3. Hva er forskjellen mellom Gram Positive og Gram Negative Bacteria

Hva er Gram Positive Bakterier

Bakterier som beholder krystallviolett flekk under gramfarging, og gir den positive fargen for tester, kalles gram positive bakterier. De vises i lilla farger under mikroskopet ved å fargelegge. Det tykke peptidoglykanlaget som er tilstede i de gram positive bakterier, er ansvarlig for å holde flekken, selv etter avfarvning. En av de mest karakteristiske egenskapene til gram positive bakterier er at de er mer utsatt for antibiotika på grunn av mangel på ytre membran. Gramfargingen av stangformede Bacillus-arter er vist i Figur 1.

Figur 1: Gramfarget Rod-formet Bacillus Arter

Cell Wall Struktur av Gram Positive Bakterier

Gram positive bakterier inneholder en kontinuerlig cellevegg kalt sacculus, som er 20-80 nm tykk. Cellevegget er sammensatt av peptidoglykan kjent som murein. Peptidoglykaner inneholder en glykan-ryggrad, som består av både N-acetylert muramsyre og glukosamin. I gram positive bakterier er denne glykan-ryggraden svært tverrbundet med oligopeptider. P-laktamantibiotika målretter enzymtranspeptidasen som er involvert i kryssbinding. I noen gram positive bakterier er teichoinsyre funnet kovalent koblet til peptidoglykan-ryggraden. Teikonsyre har en sterk negativ ladning, og de er sterkt antigeniske. Strukturen av gram positiv cellevegg er vist i figur 2.

Figur 2: Gram positiv cellevegg

Hva er Gram Negative Bakterier

Bakterier som ikke beholder krystallviolett flekk under gramfarging kalles gramnegative bakterier. Peptidoglykanskiktet, som er ansvarlig for å beholde den krystallviolette flekken, er tynn i gramnegative bakterier og den er sandwichet mellom den indre cytoplasmiske membranen og den ytre membran av bakteriene. Derfor kan gramnegative bakterier farges av tellerflekken, safranin under gramfargingsteknikken, og gir den røde til rosa farge. Escherichia coli er gram-negativ og brukes som modellorganisme i de fleste bakterieundersøkelser. Gramnegative bakterier er mer patogene på grunn av deres mindre følsomhet overfor antibiotika. Antibiotisk motstand av gramnegative bakterier er gitt av den ytre membranen som finnes i disse bakteriene. Neisseria gonorrhoeae, Pseudomonas aeruginosa og Yersinia pestis som gram negative bakterier er patogene.

Figur 3: Gram Negative Cocci og Gram Positive Rod-shaped Bakterier i gramfarging

Cell Wall og Cell Envelope Struktur av Gram Negative Bakterier

Celleveggen til gramnegative bakterier er 5-10 nm tykk, inneholdende et monolag av peptidoglykan. Peptidoglycan-ryggraden er delvis tverrbundet i gram-negative bakterier. Teikonsyre er ikke funnet i cellevegget av gramnegative bakterier. Gramnegative bakterier er sammensatt av en cellehylse på utsiden av celleveggen, kalt yttermembranen, som er 7,5-10 nm tykk. I den ytre membranen til gramnegative bakterier finnes lipopolysakkarider som tjener som endotoksiner. Yttermembranen er ikke-kovalent forankret i lipoproteiner, kalt Brauns lipoproteiner, som er kovalent bundet til peptidoglykanlaget. Inner og ytre membran holder seg til hverandre av hundrevis av Bayer-flekker.

Figur 4: Gram Negative Cell Wall

Forskjellen mellom Gram Positive og Gram Negative Bakterier

Gram-farging

Gram Positive Bakterier: Gram-positive bakterier beholder krystallviolett flekk under gramfarging, noe som gir det positive resultatet.

Gram Negative Bakterier: Gramnegative bakterier beholder ikke krystallviolett flekk under gramfarging, noe som gir det negative resultatet.

Utseende under mikroskop

Gram Positive Bakterier: Gram positive bakterier vises i lilla farge under mikroskopet.

Gram Negative Bakterier: Gramnegative bakterier vises i rosa ved å beholde motstands safranin.

Ytre membran

Gram Positive Bakterier: Ytre membranen er tilstede i gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier: Det ytre laget er fraværende i gram negative bakterier.

Peptidoglykanlag

Gram Positive Bakterier: Peptidoglykanlaget er tykt og flerlagret.

Gram Negative Bakterier: Peptidoglykanlaget er tynt og enkeltlagret.

Periplasmisk plass

Gram Positive Bakterier: Periplasmatisk plass er fraværende i gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier: Periplasmatisk plass er tilstede i gramnegative bakterier.

Tykkelsen på celleveggen

Gram Positive Bakterier: Tykkelsen av celleveggen i gram positive bakterier er rundt 20-80 nm.

Gram Negative Bakterier: Cellveggen til gramnegative bakterier er rundt 5-10 nm tykk.

Texturen til celleveggen

Gram Positive Bakterier: Cellevegget til gram positive bakterier er glatt.

Gram Negative Bakterier: Cellevegget til gramnegative bakterier er bølgete.

Lipopolysakkarid (LPS) Innhold i veggen

Gram Positive Bakterier: Celleveggen til gram positive bakterier inneholder nesten ingen lipopolysakkaridinnhold.

Gram Negative Bakterier:  Gramnegative bakterier inneholder høyt lipopolysakkaridinnhold i deres cellevegg.

Lipid og lipoproteininnhold

Gram Positive Bakterier: Lipid og lipoproteininnhold er lavt i celleveggen av gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier: Lipid og lipoproteininnhold er høyt i cellevegget av gramnegative bakterier.

Murein

Gram Positive Bakterier:  Cellveggen av gram positive bakterier inneholder 70-80% murein.

Gram Negative Bakterier:  Celleveggen til gramnegative bakterier inneholder 10-20% murein.

Porer på ytre membran

Gram Positive Bakterier:  Poriner er fraværende i den ytre membranen av gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier:  Poriner eller hydrofile kanaler er tilstede i den ytre membranen av gramnegative bakterier.

Teikosyre

Gram Positive Bakterier: Teikonsyre er tilstede i membranen til gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier: Teikonsyre er fraværende i membranen til gramnegative bakterier.

Basal Body of the Flagellum

Gram Positive Bakterier: Den basale kroppen av flagellum inneholder to ringer i gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier: Den basale kroppen av flagellum inneholder fire ringer i gram negative bakterier.

pili

Gram Positive Bakterier: Gram positive bakterier inneholder ikke pili.

Gram Negative Bakterier:  Gramnegative bakterier inneholder pili.

Fremtredende mesosomer

Gram Positive Bakterier: Mesosomer er mer fremtredende i gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier: Mesosomer er mindre fremtredende i gramnegative bakterier.

Motstand mot fysisk forstyrrelse, natriumazid og tørking

Gram Positive Bakterier: Motstanden mot fysisk forstyrrelse, natriumazid og tørking er høy i gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier: Motstanden mot fysisk forstyrrelse, natriumazid og tørking er lav i gramnegative bakterier.

Følsomhet for anioniske vaskemidler

Gram Positive Bakterier: Følsomhet for anioniske vaskemidler er høy i gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier: Følsomhet for anioniske vaskemidler er lav i gramnegative bakterier.

Inhibering av grunnleggende fargestoffer

Gram Positive Bakterier: Inhibering av basiske fargestoffer er høy i gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier: Inhibering av basiske fargestoffer er lav i gramnegative bakterier

Cell Wall Disruption av Lysozyme

Gram Positive Bakterier: Celleveggene til gram-positive bakterier er mer utsatt for forstyrrelse av lysozym.

Gram Negative Bakterier: Celleveggene til gramnegative bakterier er mindre tilbøyelige til å forstyrre lysozym.

patogenitet

Gram Positive Bakterier: Noen få typer patogene bakterier er gram positive.

Gram Negative Bakterier: De fleste patogene bakterier er gram negative.

toksiner

Gram Positive Bakterier: Eksotoksiner produseres av gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier:  Enten endotoksiner eller eksotoksiner produseres av gramnegative bakterier.

Antibiotisk motstand

Gram Positive Bakterier: Gram positive bakterier er mer utsatt for antibiotika som Penicillin og Sulfonamide.

Gram Negative Bakterier: Gramnegative bakterier er mer motstand mot antibiotika. Men de er utsatt for streptomycin, kloramfenikol og tetracyklin. 

eksempler

Gram Positive Bakterier: Lactobacillus, Actinomyces, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Staphylococci og Streptococci er eksempler på gram positive bakterier.

Gram Negative Bakterier:  Acetobacter, Chlamydia, Borrelia, Bortadella, Burkholderia, Enterobacter, Escherichia, Helicobacter, Klebsiella og Neisseria er eksempler på gramnegative bakterier. 

Konklusjon

Gram positive og gram negative er to differensier funnet i bakterier, som kan brukes til å klassifisere bakterier. Differensieringen er basert på tykkelsen av peptidoglykanlaget, som er funnet i celleveggen. Peptidoglykan finnes i både gram positive og gram negative bakterier. Det gir mekanisk støtte og den karakteristiske formen til bakteriene. Peptidoglykan lag av gram positive bakterier er flerlags. Men det er et monolayer i gram negative bakterier. På grunn av tykkelsen av peptidoglykanlaget er grampositive bakterier i stand til å beholde gramfargestoffet, krystallviolett-jodkomplekset, inne i celleveggen. Derfor kan de visualiseres under mikroskopet i lilla farger. Gramnegative bakterier er imidlertid ikke i stand til å beholde gramfargene, og de kan bli farget av tellerfargens safranin. På den annen side inneholder gramnegative bakterier en ytre membran som gir antibiotikaresistensen mot bakteriene. Noen bakterier som Mycoplasma arter mangler peptidoglykaner i cellevegget og er ikke i stand til å skille seg ut som gram positive eller gram negative. Disse artene har noen membranstrukturer av både gram positive og gram negative bakterier. Hovedforskjellen mellom gram positive og gram negative bakterier er tykkelsen av cellevegg peptidoglycan laget tilstede i hver bakterie.

Henvisning:
1. Salton, Milton R.J. "Struktur." Medisinsk mikrobiologi. 4. utgave. U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. 1996. Web. 30. mars 2017.
2. "Liste over Gram-positive og Gram Negative Bakterier." Liste over Gram-positive og Gram Negative Bakterier Flashcards | Quizlet. N.p., n.d. Web. 30. mars 2017.

Bilde Courtesy:
1. "Bacillus arter" Av Dr. Sahay - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Gram-positiv cellevegg-skjematisk" Av tooarer på engelskspråk Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "Gram stain 01" Av Y tambe - Y tambe's fil (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Gram-negativ cellevegg" Av Jeff Dahl - Eget arbeid (GFDL) via Commons Wikimedia