Allgemeinheit
Gram-Positive sind Bakterien, die - wie aus ihrem Namen hervorgeht - positiv auf Gram-Färbung testen, die nach einer solchen Laboranalyse eine violette Farbe behält.
Bakterienzellwand
Die Bakterienzellwand kann als eine Art starrer „Behälter“ definiert werden, der die Bakterienzelle umschließt, ihr eine gewisse Festigkeit verleiht und ihre Form konditioniert.
Der grundlegende Bestandteil der Zellwand ist die Peptidoglycan (auch bekannt als bakterielles Mukopeptid oder Murein).
Peptidoglycan ist ein Polymer, das aus langen linearen Polysaccharidketten besteht, die durch Querverbindungen zwischen Aminosäureresten miteinander verbunden sind.
Polysaccharidketten bestehen aus der Wiederholung eines Disaccharids, das wiederum aus zwei Monosacchariden besteht, dem N-Acetylglucosamin (oder GAUL) und Säure N-acetylmuramic (oder NAM), die durch β-1,6-glykosidische Bindungen miteinander verbunden sind.
Die Disaccharide werden dann durch glykosidische Bindungen vom β-1,4-Typ miteinander verbunden.
Verbunden mit jedem NAM-Molekül finden wir a Pentapeptid (dh ein "Schwanz" von fünf Aminosäuren), der mit zwei gleichen Aminosäuren endet, insbesondere mit zwei Molekülen von D-Alanin.
Genau diese terminalen D-Alanine ermöglichen nach der Wirkung des Enzyms Transpeptidase die Bildung von Quervernetzungen innerhalb des Peptidoglykans.
Genauer gesagt erzeugt die Transpeptidase eine Peptidbindung zwischen der dritten Aminosäure einer Polysaccharidkette und der vierten Aminosäure der parallelen Polysaccharidkette.
Funktionen
Die Zellwand übt nicht nur eine Schutzfunktion gegenüber der Bakterienzelle aus, sondern reguliert auch den Stofftransport in ihr.
Daher kann man sagen, dass die Hauptfunktionen der Zellwand sind:
- Verhindern Sie den Abbau von Bakterienzellen durch osmotischen Druck. Tatsächlich leben Bakterien sehr oft in hypotonen Umgebungen, dh in Umgebungen, in denen große Wassermengen vorhanden sind und die "stärker verdünnt" sind als die innere Umgebung der Bakterienzelle.Dieser Konzentrationsunterschied bewirkt, dass das Wasser aus der äußere Umgebung (weniger konzentriert) in das Innere der Bakterienzelle (höher konzentriert) in einem Versuch, die Konzentration zwischen den beiden Umgebungen auszugleichen. Durch den unkontrollierten Wassereintritt würde die Bakterienzelle bis zum Platzen anschwellen (osmotische Lyse).
Die Funktion der Zellwand besteht genau darin, dem äußeren Druck des Wassers zu widerstehen und so Schwellungen und bakterielle Lyse zu verhindern. - Schützen Sie die Plasmamembran und die zelluläre Umgebung vor Molekülen oder Substanzen, die für die Bakterien selbst schädlich sind.
- Regulieren Sie den Eintrag von Nährstoffen in die Bakterienzelle.
Alles bisher Beschriebene findet sich sowohl in den Gram-positiven als auch in den Gram-negativen Wänden wieder.
Da der Zweck dieses Artikels jedoch darin besteht, die Besonderheiten grampositiver Bakterien aufzuklären, werden im Folgenden nur die Eigenschaften der Zellwand der letzteren beschrieben und die gramnegative Wand nicht berücksichtigt.
Gram-positive Zellwand
In der Gram-positiven Wand wird die Peptidbindung zwischen den Polysaccharidketten des Peptidoglykans durch a Pentaglycinbrücke, das heißt, eine Brücke, die aus fünf Molekülen Glycin (einer Aminosäure) besteht.
Die Zellwand von Gram-positiven ist einheitlich und relativ dick (20-80 nm). Es besteht aus zahlreichen Peptidoglycan-Schichten, die von Theinsäuren (Polymere von Alkoholen und Phosphaten).
Die Gram-positive Wand ist sehr polar und erlaubt die Permeation von hydrophilen Molekülen (wie denjenigen, die in der Gram-Färbung verwendet werden, die unten beschrieben wird), aber nicht von hydrophoben Verbindungen.
Gramm-Färbung
Gram-Färbung ist ein Verfahren, das 1884 von dem dänischen Bakteriologen Hans Christian Gram erfunden und entwickelt wurde.
Der erste Schritt dieses Verfahrens besteht in der Herstellung eines durch Hitze fixierten Abstrichs (dh eines dünnen Films des zu analysierenden Materials). Mit anderen Worten, eine Probe der zu analysierenden Bakterien wird auf einen Objektträger gelegt und - durch Wärmeanwendung - die Mikroorganismen abgetötet und auf dem Objektträger selbst blockiert (Heißfixierung). Nachdem Sie den Abstrich vorbereitet haben, können Sie mit der eigentlichen Färbung fortfahren.
Die Gram-Färbungstechnik besteht aus vier Hauptschritten.
Phase 1
Der hitzefixierte Ausstrich sollte mit dem Farbstoff beschichtet werden Kristallviolett (auch als Gentianaviolett bekannt) für drei Minuten. Dadurch werden alle Bakterienzellen lila.
Phase 2
An dieser Stelle, la Lugols Lösung (eine wässrige Lösung von Jod und Kaliumjodid, definiert als Beizmittel, da sie die Farbe fixieren kann) und wird etwa eine Minute lang einwirken gelassen.
Lugols Lösung ist polar und dringt in die Bakterienzelle ein, wo sie auf das Kristallviolett trifft, mit dem sie einen hydrophoben Komplex bildet.
Da die Gram-positive Zellwand polar ist, kann der hydrophobe Kristallviolett-Jod-Komplex sie nicht passieren und bleibt somit in der Bakterienzelle selbst eingeschlossen.
Phase 3
Der Objektträger wird mit einem Bleichmittel (normalerweise Alkohol oder Aceton) etwa zwanzig Sekunden lang gewaschen. Danach wird es mit Wasser gewaschen, um die Wirkung des Bleichmittels zu stoppen.
Am Ende dieser Phase haben die grampositiven Bakterienzellen die violette Farbe beibehalten.
Die gramnegativen Zellen hingegen haben sich verfärbt. Dies geschieht, weil der Alkohol die für Gram-negativ typische und bei Gram-positiven fehlenden Lipopolysaccharid-Strukturen der äußeren Membran angreift und so den Verlust des zuvor absorbierten Farbstoffs erleichtert.
Phase 4
Ein zweiter Farbstoff wird dem Objektträger hinzugefügt (normalerweise Säurefuchsin oder Safranin) und lassen Sie es einige Minuten einwirken.
Am Ende dieser Phase nehmen die Zellen gramnegativer Bakterien, die sich in der vorherigen Phase verfärbt haben, eine Farbe von rosa bis rot an.
Arten von grampositiven Bakterien
Die große grampositive Gruppe umfasst viele Bakterienarten.
Im Folgenden werden einige der zu dieser großen Kategorie gehörenden Bakterien kurz aufgelistet.
Staphylokokken (oder Staphylokokken)
Staphylokokken sind Kokken (d. h. kugelförmige Bakterien) aus der Familie der Staphylokokkengewächse. Staphylokokken wachsen in Clustern.
Unter den verschiedenen Arten von pathogenen Staphylokokken erinnern wir uns an:
- Staphylococcus aureus, verantwortlich für verschiedene Infektionen des Urogenitaltrakts, des Nervensystems, der Haut, der Knochen, der Gelenke, des Herz-Kreislauf-Systems, der Atemwege und des Auges. Darüber hinaus sind diese Schläge auch verantwortlich für begleitende opportunistische Infektionen, die das Immunsystem des Wirts gefährden , nosokomiale opportunistische Infektionen (dh Infektionen in Gesundheitseinrichtungen) und Lebensmittelvergiftungen.
- Staphylococcus epidermidis, verantwortlich für "Infektionen des kardiovaskulären Systems", opportunistische Infektionen, die mit einem geschwächten Immunsystem des Wirts verbunden sind, und "nosokomiale opportunistische Infektionen".
- Staphylococcus saprophyticusverantwortlich für Harnwegsinfekte.
Gegen diese Bakterienart werden im Allgemeinen Antibiotika wie Penicilline, Vancomycin, Daptomycin, Cephalosporine oder Fluorchinolone eingesetzt.
Streptokokken (oder Streptokokken)
Streptokokken sind Kokken, die paarweise oder in Ketten wachsen. Streptokokken sind in der Lage, Toxine zu produzieren, die rote Blutkörperchen zerstören können, dh sie sind mit hämolytischer Aktivität ausgestattet.
Streptokokken können wiederum nach dem Grad der Hämolyse, die sie induzieren, unterteilt werden. Daher können wir unterscheiden:
- Streptokokken Alpha-Hämolytika (oder α-Hämolytika), die eine "partielle Hämolyse" verursachen;
- Streptokokken Beta-Hämolytika (oder β-Hämolytika), die eine "totale Hämolyse" verursachen;
- Streptokokken Gamma-Hämolytika (oder γ-Hämolytika), die keine Hämolyse verursachen.
Unter den pathogenen Streptokokken erinnern wir uns an:
- Streptococcus pyogenes, verantwortlich für Infektionen der Atemwege, der Haut, der Knochen, der Gelenke, des Herz-Kreislauf-Systems, der Verdauungsdrüsen und der Bauchhöhle sowie für opportunistische Infektionen bei Wirten mit geschwächtem Immunsystem.
- Streptococcus agalactiaeverantwortlich für Infektionen des Fötus und Neugeborenen, Infektionen des Nervensystems und der Atemwege.
- Streptococcus pneumoniae, verantwortlich für Infektionen der Atemwege, des Nervensystems, des Herz-Kreislauf-Systems, der Verdauungsdrüsen, der Bauchhöhle und opportunistischer Infektionen, die mit einer Schwächung des Immunsystems des Wirts einhergehen.
Gegen Streptokokken werden in der Regel Beta-Lactam- und Makrolid-Antibiotika eingesetzt.
Clostridien (oder Clostridium)
Clostridien sind Bazillen (dh zylinderförmige Bakterien), die unter widrigen Umweltbedingungen in der Lage sind, Sporen zu bilden, um zu überleben.
Unter den verschiedenen bestehenden pathogenen Clostridien erinnern wir uns an:
- Clostridium difficile, dieses Bakterium kann Teil der normalen menschlichen Bakterienflora sein und ist für opportunistische Infektionen des Magen-Darm-Trakts verantwortlich. Sie ist die Hauptursache der pseudomembranösen Kolitis, die bei Patienten auftreten kann, die über einen langen Zeitraum und in hohen Dosen mit Antibiotika verschiedener Art behandelt werden. Gegen Infektionen durch Clostridium difficileMeist werden Antibiotika wie Metronidazol, Chloramphenicol, Vancomycin oder Erythromycin verwendet.
- Clostridium tetani, verantwortlich für Tetanus (oder spastische Lähmung). Im Allgemeinen werden Metronidazol oder Benzylpenicillin gegen diese Schläge verwendet. Es gibt auch einen Impfstoff, um eine Infektion zu verhindern.
- Clostridium botulinum, verantwortlich für Botulismus (oder schlaffe Lähmung).
Corinebakterien (oder Corynebakterien)
Corinebakterien sind Bazillen aus der Familie der Corynenacteriaceae.
Unter den zahlreichen Vertretern dieses Genres erinnern wir uns an die Corynebacterium diphteriae verantwortlich für kutane Diphtherie und respiratorische Diphtherie.
Die üblicherweise zur Behandlung von Diphtherie eingesetzten Antibiotika sind Penicilline, Cephalosporine, Clindamycin und Erythromycin.
Es gibt auch einen Impfstoff, um eine Infektion zu verhindern.
Andere Gram-Positive
Andere grampositive Bakterien sind:
- Bacillus anthracis (bekannt als Milzbrand), verantwortlich für das Auftreten von Haut-, Lungen- und Magen-Darm-Milzbrand;
- Listeria monocytogenes, ein Bazillus, der für das Auftreten von Meningitis, Enzephalitis, Meningoenzephalitis und Hirnabszessen verantwortlich ist;
- Enterococcus faecium und Enterococcus faecalis, zwei Kokken, die normalerweise die menschliche Darmbakterienflora bevölkern, die jedoch für nosokomiale opportunistische Infektionen der Harnwege, Septikämie oder Endokarditis verantwortlich sein können.
