ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ПАЛОЧКИ: ХАРАКТЕРИСТИКА, СТРОЕНИЕ, ВИДЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

В грам - отрицательные бактерии (GNB) являются палочковидные бактерии , которые дают отрицательный результат окрашивания по Граму. Это связано с биохимией его клеточной стенки. Термин бактерии относится ко всем клеткам с прокариотическими характеристиками, которые принадлежат к домену бактерий, также называемому эубактериями.

Прокариоты характеризуются отсутствием ядер и заключенных в мембрану компартментов. Этой характеристикой обладают также представители домена Archaeobacteria, в котором также есть грамотрицательные виды. Клеточная стенка членов обоих доменов и другие характеристики различны.

Источник: фото Эрика Эрбе, цифровая раскраска Кристофера Пули, оба из USDA, ARS, EMU.

Общие характеристики

У видов, являющихся грамотрицательными бациллами, общие характеристики: 1) они палочковидные; 2) отрицательны к окрашиванию по Граму, поэтому кажутся красными. Последний продуцируется структурой клеточной стенки, которая отличается от таковой у грамположительных бактерий.

Грамотрицательные палочки сильно отличаются друг от друга с точки зрения подвижности (подвижные жгутики; подвижные подвижные; неподвижные), питания и физиологии (фототрофность, хемоорганотрофность, способность использовать кислород и т. Д.), А также других факторов. Таким образом, проще уточнить общие характеристики эубактерий и архей.

В среднем они имеют длину 3 мкм и ширину 1 мкм. Они могут быть больше или меньше. У них отсутствует мембрана, окружающая ДНК, и органеллы, такие как митохондрии и хлоропласты.

У них есть клеточная стенка, окружающая плазматическую мембрану. У них всего одна круговая хромосома и плазмиды. В ДНК отсутствуют интроны.

Некоторые представители Eubacteria являются патогенами для животных и растений, в то время как представители Archaeobacteria не являются патогенами.

Эубактерии могут быть чувствительны к антибиотикам (пенициллин, канамицин, стрептомицин и т. Д.), Фиксировать азот, образовывать капсулы, иметь хлорофилл-зависимый фотосинтез, не иметь фотосистемы с родопсином и быть неметаногенными. Археобактерии - наоборот.

Строение клеточной стенки грамотрицательных бактерий

Все грамотрицательные бактерии, независимо от формы их клеток, обладают одинаковыми структурными характеристиками клеточной стенки.

Клеточная стенка грамотрицательных бактерий представляет собой многослойную структуру, состоящую из пептидогликана. У них есть внешняя мембрана, окружающая пептидогликан. Между внешней мембраной и клеточной стенкой есть узкое пространство, называемое периплазматическим пространством.

Клеточная стенка имеет размер 30 Å. Он состоит из пептидогликана (муреина), который состоит из молекул N-ацетилглюкозамина (gluNAC), которые чередуются с молекулами N-ацетилмурамовой кислоты (murNAc) и образуют цепи. Пептидогликан составляет 10% стенки, остальное - наружная мембрана.

Цепи gluNAC и murNAc пересекаются тетрапептидами, цепями из четырех аминокислотных остатков. Часто третий аминокислотный остаток в тетрапептиде представляет собой диаминопимелиновую кислоту. Два тетрапептида образуют ковалентную связь друг с другом и напрямую связаны с цепями gluNAC и murNAc.

Наружная мембрана представляет собой липидный бислой, ковалентно связанный с пептидогликановым слоем молекулами липопротеинов. Эта мембрана имеет порины, которые образуют каналы через внешнюю мембрану.

Строение клеточной стенки грамотрицательных архей

Со структурной и биохимической точки зрения клеточная оболочка архей сильно отличается от таковой у эубактерий. Клеточная стенка архей содержит только 10% пептидогликана. Наружная мембрана, обычно присутствующая у грамотрицательных бактерий, отсутствует у архей.

У грамотрицательных архей есть S-слой, окружающий плазматическую мембрану. У грамположительных архей есть оболочка, окружающая S-слой.

У видов обоих доменов, Eubacteria и Archaea, S-слой состоит из гликопротеинов, которые представляют собой белки, связанные ковалентными связями с углеводами. Последние представляют собой повторяющиеся субъединицы, которые могут быть линейными или разветвленными, составляя от 1% до 20% от общей массы гликопротеинов.

Гликопротеины богаты (от 40% до 50%) гидрофобными аминокислотными остатками. Его содержание цистеина и метионина низкое. В них есть 10% лизина, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. Из-за этого внеклеточная поверхность очень гидрофобна.

Типы бактерий, являющихся грамотрицательными палочками

Бацилловидные грамотрицательные бактерии встречаются в различных таксономических группах. В пределах одного рода могут быть грамотрицательные бактерии, которые могут иметь различную форму.

Например: 1) род Chorobium, в котором встречаются зеленые сернистые бактерии, имеющие форму бацилл и изогнутых стержней; 2) род Pasteurella, имеющий плеоморфные виды (множественные формы).

Существуют гетерогенные группы, такие как «скользящие бактерии» и серные бактерии, члены которых обычно грамотрицательны и могут иметь форму бациллы или другие формы.

Скользкие бактерии филогенетически очень разнообразны, с различными механизмами подвижности. Это бациллы, у них отсутствуют жгутики. Серные бактерии - это очень разнообразная группа микроорганизмов, которые могут быть изогнутыми стержнями или стержнями.

Фотоавтотрофные бактерии грамотрицательны и имеют множество форм, например бациллы и кокки. Они составляют единую филогенетическую ветвь в домене Eubacteria.

Существуют таксономические группы, члены которых являются грамотрицательными и в которых их единственная форма - это бациллы, а именно:

Энтеробактерии (отряд Enterobacteriales, семейство Enterobacteriaceae), Pseudomonas (отряд Pseudomonadales, класс Gammaproteobacteria), Azotobacter (класс Gammaproteobacteria) и Bacteroides (тип Bacteroidetes, класс Bacteroidia).

Типы аркахеобактерий, являющихся грамотрицательными палочками

Члены Haloarchaea (Halobacteria) представляют собой грамотрицательные палочки. Они принадлежат к отряду Halobacteriales и семейству Halobacteriacea. Это семейство насчитывает 19 родов и около 57 видов. Галоархеи - монофилетическая группа, то есть у них есть исключительный предок.

Относительно близкой к Haloarchaea группой являются метаногенные архебактерии, которые могут быть грамотрицательными или грамположительными. У них разные формы. Известно около 160 различных видов, принадлежащих к 29 родам, 14 семействам и шести отрядам.

Примеры грамотрицательных палочек у Eubacteria

Группа энтеробактерий

Типичные роды: Escherichia (гастроэнтерит), Enterobacter (редко патогенный), Serratia (редко патогенный), Salmonella (энтерит), Proteus (инфекция мочевыводящих путей), Yersinia (чума), Klebsiella (пневмония). Они относятся к гаммапротеобактериям.

Pseudomonas Group

Репрезентативные роды: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas и Xanthomonas. Это могут быть прямые или изогнутые бациллы. Некоторые виды являются патогенными для животных и растений. Например, Pseudomonas auruginosa является колонизатором ран и ожогов.

Группа сероокисляющих бактерий

Представитель рода: Thiobacillus. Этот род самый известный из хемолитотрофов. Виды Thiobacillus разбросаны по подразделениям (альфа, бета и гамма) протеобактерий.

Группа уксуснокислых бактерий

Репрезентативные роды: Acetobacter и Gluconobacter. Они осуществляют неполное окисление спиртов и сахаров. Когда субстратом является этанол, они образуют уксусную кислоту. Они особенно полезны в производстве алкогольных напитков.

Группа азотфиксирующих бактерий

Репрезентативные роды: Azotobacter и Zomonas. Они фиксируют азот аэробно. Большинство из них относятся к альфа- или гаммапротеобактериям. Бактерии рода Azotobacter - особенно крупные бациллы.

Группа гипертермофильных бактерий

Репрезентативные роды: Thermotoga и Thermodesulfobacterium. Это бациллярные гипертермофилы, которые растут при температуре выше 70 ºC. Они были изолированы от наземных местообитаний, горячих источников и подводных источников.

Примеры грамотрицательных палочек в архее

Halobacterium salinarum

Он подвижен, обитает в среде с высокой концентрацией соли (> 4 M). Он может использовать свет в качестве источника энергии, поскольку в нем есть бактериородопсин, светозависимый протонный насос. Этот насос позволяет улавливать свет и создавать электрохимический градиент через мембрану.

Энергия электрохимического градиента используется для синтеза АТФ с помощью АТФ-синтазы.

Метаномикробий подвижный

Это грамотрицательный стержень. Слой S показывает шестиугольную организацию. Белки S-слоя имеют низкие изоэлектрические точки, что указывает на то, что они богаты кислотными аминокислотными остатками. Процент гидрофобных остатков низкий.

Обитает в рубце овец. Производит метан за счет восстановления двуокиси углерода с использованием H ₂ или формиата. Он не может метаболизировать ацетат, метиламины или метанол. Он демонстрирует оптимальный pH в диапазоне от 6,5 до 8. Он играет важную роль в функционировании рубца и питании животных.

Грамотрицательные палочки, вызывающие болезнь

Клебсиелла пневмонии

Это один из возбудителей пневмонии. K. pneumoniae - условно-патогенный микроорганизм, поражающий дыхательную систему человека и животных. Это не мобильно. Это грамотрицательный стержень, который образует преобладающую капсулу, которая защищает ее от фагоцитоза.

Синегнойная палочка

Это грамотрицательный стержень. Он вызывает такие заболевания, как инфекции мочевыводящих путей и уха. Заселяет раны и ожоги на коже. При определенных условиях он производит полисахаридную биопленку для создания бактериального сообщества и защиты его от иммунной системы.

Haemophilus

Это маленькие грамотрицательные палочки, иногда плеоморфные. Есть несколько видов, ассоциированных с заболеванием человека, например H. influenzae (пневмония), H. aegyptius (конъюнктивит), H. ducrey (шанкроид) и H. parainfluenzae (бактериемия и эндокардит).

Legionella

Это тонкие плеоморфные грамотрицательные палочки. Это внутриклеточные паразиты. Они размножаются в альвеолярных макрофагах. Он вызывает пневмонию и спорадические, эпидемические и внутрибольничные инфекции. Legionella pneumophila вызывает эпидемии.

сальмонелла

Это факультативные анэробные грамотрицательные палочки. Они могут колонизировать различных животных, включая млекопитающих, птиц и рептилий. Большинство инфекций происходит после приема зараженной пищи или путем прямой передачи фекально-оральным путем. Вызывает гастроэнтерит.

Ссылки

1. Алькамо, Э. 1996. Микробиология. Вили, Нью-Йорк.
2. Бартон, Л. Л. 2005. Структурные и функциональные отношения в прокариотах. Спрингер, Нью-Йорк.
3. Бауман, Б.В. 2012. Микробиология заболеваний по системам организма. Пирсон, Бостон.
4. Блэк, Дж. Г. 2008. Микробиология: принципы и исследования. Вили, Нью-Йорк.
5. Гаррет, Р.А., Кленк, HP, 2007. Archaea. Блэквелл, Лондон.
6. Хогг, С. 2005. Основы микробиологии. Уайли, Чичестер.
7. Кейтс, М., Кушнер, Д. Д., Матесон, А. Т. 1993. Биохимия архей (Archaeobacteria). Эльзевир, Амстердам.
8. Мэдиган, М. Т., Мартинко, Дж. М., Паркер, Дж. 2004. Брок: биология микроорганизмов. Пирсон, Мадрид.
9. Мюррей, PR, Розенталь, К.С., Пфауэр, Массачусетс, 2006. Медицинская микробиология. Эльзевьер, Мадрид.