GRAMNEGATIVE BAKTERIEN: EIGENSCHAFTEN, STRUKTUR, KRANKHEITEN - BIOLOGIE - 2025

Die gramnegativen Bakterien sind Bakterien, die bei Verwendung der Gramfärbung keinen kristallvioletten Farbstoff zurückhalten. Aus diesem Grund färben sie sich eher rot oder schwach rosa als blau oder lila wie grampositive Bakterien. Die von gramnegativen Farben erhaltene Farbe ist auf einen anderen Farbstoff zurückzuführen, der Fuchsin oder Safranin sein kann.

Der Unterschied in der Färbung hängt mit der Art der Zellwand in beiden Gruppen von Organismen zusammen. Während der Färbung bindet Kristallviolett an die Bakterienzellwand und bildet mit dem in Lugol enthaltenen Jod (eine weitere bei der Gram-Färbung verwendete Verbindung) einen wasserunlöslichen Komplex.

Rosa gramnegative Bakterien. Entnommen und bearbeitet von: Microrao.

Die Zellwand von grampositiven Bakterien ist dick und komplex und kann den durch Kristallviolett und Jod gebildeten Komplex bei Behandlung mit Alkohol oder Aceton beibehalten. Die Zellwand von gramnegativen Bakterien ist einfacher und behält kein Kristallviolett.

Diese Bakterien sind allgegenwärtig und kommen in praktisch jeder Umgebung der Erde vor, die das Leben unterstützen kann. Die Gruppe enthält für den Menschen pathogene Arten, die mit Harn-, Atemwegs- und Magen-Darm-Infektionen assoziiert sind. Einige davon werden in denselben Gesundheitszentren erworben (nosokomial).

Allgemeine Charakteristiken

Das Hauptmerkmal dieser Gruppe von Bakterien ist, dass sie mit der Gram-Färbetechnik rot oder rosa färben. Während dieser Differenzialfärbungstechnik färben sich alle Bakterien blau oder lila, aber nur grampositive können diese Färbung nach Behandlung mit Alkohol oder Aceton beibehalten.

Diese Bakterien haben zwei Lipidmembranen, von denen eine durch die zytoplasmatische Membran und eine weitere außerhalb der Zellwand dargestellt wird. Es kommt ausschließlich in gramnegativen vor und besteht im Allgemeinen aus Phospholipiden und Lipopolysacchariden.

Die Lipidkomponente der Lipopolysaccharide der Außenmembran ist als Lipid A bekannt und wirkt als Endotoxin, das beim Eintritt in das Kreislaufsystem eine toxische Reaktion hervorruft, die sogar einen endotoxischen Schock auslösen kann.

Die Zellwand besteht aus Peptidoglykanen, die eine dünne Schicht bilden, und es fehlen Teichoesäure und Lipoteichonsäure, im Gegensatz zu grampositiven, die aus mehreren Schichten von Peptidoglykanen bestehen und beide Säuretypen aufweisen. Diese dienen dazu, die Kernhülle an der cytoplasmatischen Membran zu verankern.

Die Flagellen von gramnegativen Bakterien haben, falls vorhanden, vier Stützringe (zwei für jede Membran), während sie bei grampositiven Bakterien nur zwei Stützringe haben, da sie nur eine Membran haben.

Struktur

Durchschnittliche prokaryotische Zelle.

Allen Bakterien fehlt ein Kern und das chromosomale Material ist nicht durch eine Kernmembran vom Zytoplasma getrennt. Ribosomen sind auch im Zytoplasma eingebettet.

Ein gramnegatives Bakterium besteht aus zwei Zellmembranen und einer dazwischen liegenden Zellwand. Zwischen der Zellwand und der inneren Membran befindet sich das Periplasma. Darüber hinaus kann es manchmal Flagellen, Fimbrien, Kapseln und sehr außergewöhnliche Sporen aufweisen.

Zellwand

Die Zellwand besteht hauptsächlich aus Peptidoglycan, einem Polymer, das aus sich wiederholenden Einheiten von N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure besteht, die eine dünne Schicht bilden.

Die äußere Membran ist fest an Peptidoglycan gebunden und Teil der Zellwand von gramnegativen Bakterien.

Äußere Membran

Die äußere Membran enthält Phospholipide, Lipopolysaccharide und Membranproteine. Lipopolysaccharide bestehen aus Lipid A (Lipidanteil), Polysaccharid O und dazwischen einer weiteren Kette von Polysacchariden. Das Lipid A ist in die Membran und das Polysaccharid O in die Außenseite eingetaucht.

Lipipopolysaccharid (LPS) ist ein Endotoxin, dessen toxisches Potential auf Lipid A zurückzuführen ist. Da dieses Lipid in die Membran eingetaucht ist, tritt seine toxische Wirkung nur auf, wenn die Bakterienzelle lysiert wird.

Periplasma

Eine gallertartige Substanz aus Wasser und hohen Konzentrationen an Proteinen und Peptidoglycan. Es ist von großer Bedeutung für den Energiestoffwechsel von gramnegativen Bakterien und befindet sich zwischen der Zellwand und der zytoplasmatischen Membran (periplasmatischer Raum).

Mikroskopbild (1000-fache Vergrößerung) von grampositiven (Staphylococcus aureus, in lila) und gramnegativen (Escherichia coli, in rosa) Bakterien. Entnommen und bearbeitet von: Y tambe.

Zellmembran

Die Zellmembran ist die Struktur, die den intrazellulären Raum von der äußeren Umgebung abgrenzt. Es ist eine semipermeable Membran mit einer Lipidnatur von etwa 8 nm, die in ihrer Konstitution der anderer Bakterien ähnlich ist und sich von der eukaryotischen Membran unterscheidet, weil diese Sterole enthält, während die bakterielle dies nicht tut.

Zytoplasma

Es ist der durch die cytoplasmatische Membran begrenzte Zellgehalt, der Ribosomen, Nukleoide und verschiedene Makromoleküle in Suspension enthält.

Ribosomen

In gramnegativen Bakterien können Ribosomen einzeln im Zytoplasma, in Gruppen oder in Ketten auftreten, die mit Messenger-RNA assoziiert sind und Polyribosomen genannt werden.

Bakterien-DNA

Wie bei allen Bakterien ist die bakterielle DNA nicht in einem Kern enthalten. Dieses genetische Material besteht aus einem kreisförmigen Doppelstrang DNA.

Fimbrien oder Pilis

Die Fimbrien oder Pilis sind fadenförmige Strukturen, die hauptsächlich auf der äußeren Oberfläche von gramnegativen Bakterien verteilt sind. Trotz ihrer Ähnlichkeit mit Flagellen werden sie nicht zur Verdrängung, sondern für andere Funktionen wie das Anhaften an Wirtsgewebe oder zur Reproduktion verwendet.

Kapsel

Die Kapsel ist eine Struktur, die in jeder Art von Bakterien vorhanden sein kann. Es ist keine lebenswichtige Struktur, da sein Verlust die Lebensfähigkeit der Bakterien nicht beeinträchtigt, aber es ist wichtig, weil es den Organismus vor Phagozytose schützt. Wenn vorhanden, befindet es sich außerhalb der Zellwand.

Es besteht im Allgemeinen aus Polysacchariden mit einem schleimigen Aussehen. Es ist ein Virulenzfaktor für einige Bakterien.

Sporen

Diese Strukturen kommen fast ausschließlich in grampositiven Stäbchen vor, mit Ausnahme einer einzigen gramnegativen Spezies (Coxiella burnetti), die sie ebenfalls besitzt. Sie werden im Körper gebildet, weshalb sie als Endosporen bezeichnet werden und hochresistente Strukturen gegen schädliche Umweltfaktoren sowie gegen Strahlung und chemische Desinfektionsmittel sind.

Geißel

Das bakterielle Flagellum ist eine peitschenförmige Struktur, die zur Bewegung verwendet wird. Ihre Anzahl und Anordnung auf der Bakterienoberfläche variiert je nach Art.

Krankheiten

Gramnegative Bakterien, insbesondere Enterobacteriaceae und nicht fermentative Bakterien, sind von großer medizinischer Bedeutung, da sie die Erreger einer Vielzahl von Infektionskrankheiten sind, unter denen wir erwähnen können:

Harnwegsinfektion

Gramnegative bakterielle Harnwegsinfektionen können in zwei Typen unterteilt werden: endogen und exogen. Endogene Infektionen treten auf, wenn Bakterien den aufsteigenden Magen-Darm-Trakt über die Harnwege besiedeln. Exogene treten im Allgemeinen aufgrund der Verwendung kontaminierter Instrumente während der medizinischen Versorgung auf.

Diese Krankheiten können lokale Symptome aufweisen, wie im Fall von Blasenentzündung und Prostatitis, oder im Gegenteil, sie können systemische Symptome aufweisen, einschließlich Fieber und Sepsis, wie sie bei Pyelonephritis oder Nierenabszess auftreten können.

Intraabdominale Infektionen

Viele gramnegative Bakterien sind normale Mitglieder der Magen-Darm-Bakterienflora, ohne irgendeine Art von Krankheit zu verursachen. Sie sind jedoch opportunistische Krankheitserreger, die Infektionen verursachen können, wenn es Läsionen im Verdauungstrakt gibt.

Diese Infektionen können lokal sein und sich auf die Wände des Magen-Darm-Trakts beschränken, wie bei Divertikulitis oder Cholezystitis, oder sie können sich in die Bauchhöhle ausbreiten und Peritonitis verursachen.

Das Peritoneum ist eine Membran, die alle coelomischen Eingeweide bedeckt, sodass sich eine Infektion dieser Membran schnell auf alle Organe ausbreiten kann. Normalerweise ist bei Auftreten einer intraabdominalen Infektion, insbesondere bei Abszessen, die Antibiotikabehandlung unzureichend und es müssen chirurgische Optionen angewendet werden.

Infektionen der Atemwege

Diese Art der Infektion ist mit einer hohen Morbidität und Mortalität verbunden. Es tritt im Allgemeinen bei Krankenhauspatienten oder solchen auf, die Antibiotika-Behandlungen unterzogen wurden. Atemwegserkrankungen, die durch gramnegative Bakterien verursacht werden, umfassen Tracheobronchitis und Lungenentzündung.

Andere Krankheiten

Gramnegative Bakterien sind auch mit einer Vielzahl anderer Krankheiten verbunden, einschließlich Gonorrhoe, bakterieller Meningitis sowie den meisten nosokomialen Infektionen.

Beispiele

Klebsiella pneumoniae

Klebsiella pneumoniae ist ein stäbchenförmiges Bakterium, das einzeln, paarweise, in Ketten oder in Gruppen vorkommt. Es hat kein Flagellum oder keine Sporula, aber es präsentiert eine gut entwickelte Kapsel.

Dieses Bakterium ist ein opportunistischer Erreger, der mit verschiedenen Krankenhausinfektionen assoziiert ist und sogar zum Tod führen kann. In den letzten Jahren sind hypervirulente Stämme aufgetreten, die schwer zu behandeln sind und mit signifikanten Morbiditäten und Mortalitäten verbunden sind.

Neisseria gonorrhoeae

Dieses Bakterium ist ein Diplokokkus mit abgeflachten Seiten der Kokken und der Hauptachse jeder Zelle senkrecht zur Hauptachse des Paares und hat im Allgemeinen Kapsel und Pili auf seiner Oberfläche. Es wird normalerweise in polymorphkernigen Lymphozyten gefunden. Es ist Oxidase-negativ und Katalase-positiv.

Neisseria Gonorrhoe ist verantwortlich für die als Gonorrhoe oder Blenorrhoe bekannte Krankheit, die eine sexuell übertragbare Krankheit ist.

Morganella morganii

Morganella morganii ist ein Oxidase-negatives, fakultatives anaerobes Bakterium, das wie ein gerader Stab geformt ist und bei Temperaturen unter 30 ° C gegeißelt wird, bei Temperaturen darüber jedoch gegeißelt wird. Es ist ein häufiges Mitglied des Darmtrakts von Menschen und anderen Arten.

Obwohl es normalerweise als Kommensal des Verdauungstrakts gefunden wird, ohne eine Krankheit zu verursachen, ist es ein opportunistischer Erreger, der unter anderem Harnwegsinfektionen, Septikämie, Bakteriämie, Durchfall, Lungenentzündung, spontane bakterielle Peritonitis oder Ludwig-Angina verursachen kann.

Verweise

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