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

Die grampositiven Bakterien sind eine Gruppe von prokaryotischen Organismen, die bei Verwendung der Gramfärbung dunkelblau oder violett gefärbt sind. Sie unterscheiden sich von gramnegativen, weil letztere eine schwache rote oder rosa Farbe haben. Dieser Unterschied ist auf die Zusammensetzung der Zellhülle beider Gruppen von Organismen zurückzuführen.

Einige Bakterien färben sich nicht mit der Gram-Färbung, werden jedoch aufgrund ihrer großen molekularen Ähnlichkeit mit anderen Mitgliedern der Gruppe auch als grampositiv angesehen. Im Allgemeinen sind sie sehr unterschiedliche Organismen und können beispielsweise bazillus- oder kokosnussförmig sein, Endosporen bilden oder nicht und beweglich oder unbeweglich sein.

Corynebacterium diphtheriae Laborkultur. Entnommen und bearbeitet von: Copacopac.

Einige grampositive Bakterien sind medizinisch wichtig, weil sie beim Menschen pathogen sind, darunter beispielsweise Vertreter der Gattungen Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Listeria, Bacillus und Clostridium, die Krankheiten verursachen, die in einigen Fällen tödlich sein können.

Allgemeine Charakteristiken

Ihr Hauptmerkmal, das der Gruppe ihren Namen gibt, ist die Tatsache, dass sie dunkelblau oder violett färben, wenn sie dem Gram-Fleck ausgesetzt werden. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass zwischen ihnen mehrere Schichten von Peptidoglykanen vernetzt sind, die ein starkes Gerüst bilden, das den Farbstoff während des Prozesses zurückhält und die Zellwand bildet.

Diese Bakterien haben eine einzige zytoplasmatische Membran, die von Natur aus lipidhaltig ist. Andererseits haben gramnegative Bakterien anstelle von nur einer zwei Lipidmembranen, von denen sich eine außerhalb der Zellwand befindet.

Die beiden Schichten der Zellhülle (Zellwand und zytoplasmatische Membran) sind durch Lipoteichonsäuremoleküle verbunden. Diese Säuren dienen den Bakterien als Chelatbildner.

Zusätzlich enthält es Teichonsäuren, die wiederum Phosphatgruppen enthalten, die der Zelloberfläche eine allgemeine negative Ladung verleihen.

Einige Arten können Flagellen aufweisen und enthalten in solchen Fällen nur zwei Ringe als Träger im Gegensatz zu den Flagellen von gramnegativen Bakterien, die von vier Ringen getragen werden.

Struktur

Durchschnittliche prokaryotische Zelle.

Ein typisches grampositives Bakterium besteht aus den folgenden Strukturen: einem einzelnen Chromosom (das nicht von einer Kernmembran umgeben ist), Ribosomen, Zytoplasma, Zytoplasmamembran und Zellwand. Zusätzlich kann es Flagellen, Fimbrien oder Pilis, Kapseln und Sporen aufweisen oder nicht.

Zellwand

Es besteht aus mehreren Schichten von Peptidoglykanen, die eine dicke Schicht bilden, mit der Teichoesäuren verbunden sind, Zucker, die mit N-Acetylmuraminsäure assoziiert sind, die in Peptidoglykanen vorhanden ist, und deren Funktion darin besteht, die Zellwand zu stabilisieren.

Die Außenseite der Peptidoglycanschicht ist im Allgemeinen von verschiedenen Arten von Proteinen bedeckt, abhängig von der fraglichen Bakterienart. Ein weiteres Merkmal der Wand dieser Bakterien ist das Fehlen von Endotoxinen.

Die Zellwand ist durch das Periplasma von der cytoplasmatischen Membran getrennt, beide sind jedoch auch mittels Lipoteichonsäuremolekülen verbunden.

Zellmembran

Die Zellmembran ist eine dünne Struktur (8 nm), die durch eine Lipiddoppelschicht dargestellt wird, wobei eine Fettsäure zur Innenseite der Doppelschicht hin angeordnet ist und Glycerin zur Außenseite der Zelle ausgerichtet ist.

Diese Zusammensetzung ähnelt der der meisten biologischen Membranen, unterscheidet sich jedoch von der eukaryotischen Zellmembran im Wesentlichen dadurch, dass ihr Sterole in Bakterien fehlen.

Zytoplasma

Es ist eine sehr feine kolloidale Lösung namens Cytosol, in der Ribosomen und andere Makromoleküle gefunden werden. Es enthält auch einen Bereich geringerer Dichte (das Nukleoid), in dem sich das Erbmaterial befindet.

Bakterien-DNA

Das Erbgut besteht aus einem Doppelstrang DNA in Kreisform und ist auf sich selbst gewickelt. Diese DNA ist nicht mit Histonen assoziiert, sondern mit anderen basischen Proteinen.

Fimbrien

Die Fimbrien sind filamentöse Strukturen von Proteincharakter, die einen kleineren Durchmesser als Flagellen haben und nicht zur Verdrängung verwendet werden. Obwohl sie in gramnegativen Bakterien viel häufiger vorkommen, präsentieren sie auch einige grampositive Arten.

Kapsel

Es ist im Allgemeinen eine Polysaccharid-Schleimhülle, die ein Gel bildet, das an der Zelle haftet und sich außerhalb der Zellwand befindet. Es schützt die Bakterienzelle vor Phagozytose und sein Vorhandensein ist mit der Virulenz der Bakterien verbunden.

Unterschiede zwischen grampositiven (links) und gramnegativen (rechts) Bakterien. Entnommen und bearbeitet von: https://www.scientificaimations.com/.

Sporen

Einige Familien von grampositiven Stäbchen produzieren Endosporen, die sehr widerstandsfähig gegen widrige Bedingungen wie hohe Temperaturen, Austrocknung, Strahlung, Säuren sowie chemische Desinfektionsmittel sind.

Krankheiten

Mindestens sieben Gattungen grampositiver Bakterien enthalten beim Menschen pathogene Vertreter: Mycobacterium, Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Listeria, Bacillus und Clostridium. Zu den Krankheiten, die durch diese Art von Bakterien verursacht werden, gehören:

Hansen-Krankheit oder Lepra

Es ist eine Krankheit, die Schleimhäute, Haut, Knochen, Hoden, Augen und periphere Nerven betrifft. Es wird durch die Art Mycobacterium leprae verursacht. Es ist eine verstümmelnde Erkrankung, die Hautläsionen, eine verminderte Empfindlichkeit gegenüber Berührung, Schmerzen und Hitze in beiden Extremitätengruppen verursachen kann.

Es kann auch Papeln oder Knötchen, die Zerstörung von Gewebe wie Nasen- oder Ohrmuschelknorpel sowie sensorischen Verlust in peripheren Nerven verursachen. Die Hansen-Krankheit wird durch Kontakt von einer Person in der ansteckenden Phase auf eine gesunde Person mit einer genetischen Veranlagung für die Krankheit übertragen.

Die Behandlung der Krankheit ist langwierig, kann bis zu zwei Jahre dauern und besteht hauptsächlich aus der Verabreichung von Sulfonen, Dapson (DDS), Rifampicin und Clofazimin.

Botulismus

Es ist eine infektiöse Vergiftung, die durch ein Neurotoxin verursacht wird, das vom Bakterium Clostridium botulinum ausgeschieden wird. Es verursacht eine schlaffe Lähmung der Skelettmuskulatur und ein Versagen des parasympathischen Nervensystems, da es die Freisetzung von Acetylcholin blockiert, wodurch die Übertragung des Nervenimpulses verhindert wird.

Andere Vergiftungssymptome sind eine nicht reaktive Erweiterung der Pupillen, Bauchschmerzen, Mundtrockenheit, Atemnot, Schluck- und Sprechschwierigkeiten, Doppelsehen, Augenlid-Ptosis, Verstopfung und Lähmungen.

Eine Vergiftung tritt im Allgemeinen durch die Aufnahme schlecht zubereiteter oder schlecht konservierter Lebensmittel, durch Kontamination offener Wunden und sogar durch die absichtliche Verwendung des Toxins für kosmetische Zwecke oder zur Behandlung neuromuskulärer Erkrankungen auf. Die Behandlung besteht aus dreiwertigem ABE-Botulinum-Antitoxin für Pferde und Atemunterstützung.

Tetanus

Akute Erkrankung durch das Bakterium Clostridium tetani. Die von diesem Bakterium produzierten Neurotoxine verursachen Krämpfe, Muskelsteifheit und Instabilität des autonomen Nervensystems. Es verursacht auch Schwierigkeiten beim Schlucken, Fieber, Dippnoe und Kontraktion des gesamten Körpers.

Die Bakterien produzieren zwei Arten von Neurotoxinen, Tetanolysin und Tetanospasmin. Letzteres ist verantwortlich für anhaltende tonische Kontraktionen und klonische Kontraktionen, die zu Muskelkrämpfen führen.

Das Bakterium ist kosmopolitisch und kommt im Boden, auf dem Meeresboden, in rostigen Metallen und im Kot einiger Tiere vor. Es kann durch Eindringen in offene Wunden bei Kontakt mit Erde, Mist oder anderem kontaminiertem Material, durch Schnitte oder Schnittwunden mit verrosteten Materialien und sogar durch Biss oder Kratzer von Tieren erworben werden.

Die Behandlung umfasst das Reinigen der Wunden mit Wasserstoffperoxid, das Offenlassen der Wunde, das Entfernen von nekrotischem Gewebe, die Verabreichung von Metronidazol und Tetanus-Serum oder menschlichem Tetanus-Immunglobulin. Tetanus kann mit Impfstoffen verhindert werden, die mit Boostern verabreicht werden müssen, um ihre Wirksamkeit sicherzustellen.

Diphtherie

Diphtherie ist eine Infektionskrankheit, die durch das Bakterium Corynebacterium diphtheriae verursacht wird. Das von diesem Bakterium ausgeschiedene Toxin verursacht das Auftreten von Pseudomembranen auf den Schleimhäuten der oberen Atemwege und des Verdauungstrakts und verursacht unter anderem Halsschmerzen, Fieber, lokale Schmerzen und Entzündungen.

Die häufigsten klinischen Formen der Krankheit sind die Pharyngeal-, Tonsillen-, Laryngeal-, Nasen- und Hautformen. Die Krankheit kann aufgrund einer durch die Pseudomembranen verursachten mechanischen Obstruktion zum Tod durch Ersticken führen.

Diese Krankheit wird durch Partikel, die während der Atmung übertragen werden, von einer kranken Person auf eine gesunde Person übertragen. Sie kann jedoch auch durch Kontakt mit dem bei Hautläsionen auftretenden Sekret erworben werden.

Die Krankheit kann durch Impfung mit Diphtherietoxoid verhindert oder durch Verabreichung von Erythromycin (oral oder parenteral), Penicillin G oder Procain Penicillin G über einen Zeitraum von zwei Wochen geheilt werden.

Beispiele

Corynebacterium diphtheriae

Dieses grampositive Bakterium ist ein Stab, der wie ein gerader oder leicht gebogener Hammer geformt ist. Es ist ein Bakterium, das sehr resistent gegen extreme Umweltbedingungen ist. Nur durch Bakteriophagen lysogenisierte Stämme sind pathogen und können Diphtherie erzeugen.

Diese Art ist nicht mobil, da sie kein Flagellum aufweist. Seine Zellwand enthält unter anderem Arabinose, Galactose und Mannose. Es zeichnet sich auch dadurch aus, dass es fakultativ anaerob ist, keine Sporen produziert und Granulate im Zytoplasma aufweist, die lila-blau mit Methylenblau färben.

Mycobacterium tuberculosis

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Bakteriums Mycobacterium tuberculosis. Entnommen und bearbeitet von: NIAID.

Strenge aerobe Bakterien, die gegen Einfrieren und Austrocknen resistent sind. Es zeichnet sich durch Säure-Alkohol-Beständigkeit aus. Es ist die weltweit größte Ursache für Tuberkulose. Die Symptome sind Fieber, Gewichtsverlust, Schwitzen, Husten mit eitrigem Auswurf sowie Gewebeläsionen.

Die Behandlung der Krankheit umfasst Rifampin, Isoniazid, Fluorchinone, Amikacin, Kanamycin und Capreomycin. Stämme, die gegen diese Medikamente resistent sind, werden jedoch immer häufiger.

Bacillus cereus

Es ist ein Bazillus mit zahlreichen Flagellen auf seiner Zelloberfläche und einem großen Plasmid, das in Gegenwart von Sauerstoff sporulieren kann. Es ist ein sehr resistentes Bakterium und kann in einem weiten Temperaturbereich überleben. Darüber hinaus widerstehen seine Sporen Dehydration und Strahlung sowie hohen und niedrigen Temperaturen.

Es ist eine der Bakterienarten, die für die meisten Ausbrüche lebensmittelbedingter Krankheiten verantwortlich sind, einschließlich der als Fried-Rice-Syndrom bekannten Krankheit, die im Allgemeinen durch den Verzehr von gekochtem Reis verursacht wird, der bei Raumtemperatur aufbewahrt wurde. vor dem Braten zum Verzehr.

Verweise

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