Грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы присутствуют в огромном количестве как внутри, так и за пределами тела человека. Многие бактерии полезны для функционирования живых организмов, а некоторые опасны, потому что вызывают болезни и инфекции.
Определение
Бактерии представляют собой микроскопические организмы, неразличимые невооруженным глазом. Микробные клетки населяют планету, живут в теле человека, пространстве за его пределами, в различной среде, от горячей воды до льда. Некоторые из них полезны, а другие вызывают инфекционные заболевания.
Грамположительные и грамотрицательные бактерии – это одноклеточные или простые организмы, без которых жизнь на земле и существование человека невозможно. Несмотря на свои микроскопичные размеры, это мощные и сложные организмы, способные выжить в экстремальных условиях.
Они имеют прочное защитное покрытие, которое повышает их устойчивость к лейкоцитам в организме. Человек содержит в 10 раз больше микроорганизмов, чем клеток.
Какие бывают
Одноклеточные микроорганизмы не имеют оформленного клеточного ядра, а их генетический материал свободно плавает в цитоплазме. Они различаются по природе клеточных стенок, по форме и по генетическому механизму изменчивости.
Формы
Бактерии существую в формах:
- запятых – например, холерный вибрион;
- сферической (кокки) – стафилококк и стрептококк;
- палочковидной (бациллы) – кишечная палочка и сальмонелла;
- спиралевидной (Spirilla) – Treponema и Borellia;
- жгутиковой – бактерии столбняка.
Грамположительные и грамотрицательные бактерии
Некоторые организмы имеют более сложную форму, например, стебельчатую, квадратную или звездчатую.
По отношению к кислороду
- Аэробные, которым необходим газообразный кислород для завершения собственного энергетического цикла. Эти микроорганизмы не могут расти без доступа кислорода.
- Анаэробные, которым для осуществления функций обмена веществ кислород не нужен, более того, он токсичен для большинства из них.
- Факультативно анаэробные – это микроорганизмы, которым для роста или выработки энергии необязательно присутствие кислорода, они могут использовать его, но могут расти за счет анаэробных организмов, такие бактерии характеризуются высокой степенью адаптации.
- Микроаэрофильные, которые лучше растут в атмосфере с пониженным содержанием кислорода.
Бактериальная клетка окружена 2 защитными оболочками: внешней клеточной стенкой и внутренней клеточной мембраной. Некоторые бактерии, например, микоплазмы, не имеют клеточной стенки.
У других микроорганизмов может быть третий, внешний защитный слой, называемый капсулой. Отростки, похожие на хвосты часто покрывают поверхность бактерий — длинные, называемые жгутиками, или короткие, пили, — они помогают им перемещаться и прикрепляться.
Типы
Грамположительные и грамотрицательные бактерии определяются путем метода окрашивания по Граму. Это распространенный метод, используемый для дифференциации микроорганизмов на основе их различных компонентов клеточной стенки.
| Типы грамположительных бактерий | Свойства |
| Актиномицеты | Несут ответственность за возникновение кариеса и нитчатых респираторных заболеваний. |
| Бациллы | Связаны с пищевым отравлением |
| Clostridium | Имеют различные штаммы, вызывающие пищевое отравление, ботулизм, гангрену и столбняк. |
| Коринебактерии | Основная группа не патогенна для человека, но одна из них является возбудителем дифтерии. |
| Энтерококки | Вызывают дивертикулит, эндокардит, но довольно устойчивы ко многим антибиотикам. |
| Гарднерелла | Они связаны с вагинитами. |
| Лактобациллы | Этот род бактерий способствует формированию микрофлоры влагалища. |
| Листерия | Одна из этого рода бактерий опасна для человека, является патогеном плода, ответственны за менингит новорожденных. |
| Микоплазма | Этот род бактерий не имеет клеточной стенки и вызывает ходячую пневмонию. |
| Микобактерии | Они могут вызывать туберкулез. |
| Стрептококки | Являются возбудителями фарингита, некоторые из н6их влияют на осложнения при беременности. |
Грамположительные бактерии не имеют внешней мембраны в отличие от грамотрицательных. Именно по этой причине последние микроорганизмы более устойчивы к антибиотикам. Если инфекция вызвана грамотрицательными организмами, потребуется сильная доза антибиотиков и строгое соблюдение курса лечения, чтобы полностью избавиться от вредных бактерий.
| Типы грамотрицательных бактерий | Свойства |
| Бортаделла | Представляют собой короткие палочковидные организмы, палочку коклюша. |
| Хламидии | Эта небольшая паразитарная бактерия похожа на вирус и является причиной таких заболеваний, как орнитоз, трахома и неспецифический уретрит. |
| Энтеробактерии | Принадлежит к роду анаэробных не спорообразующих бактерий и может вызывать инфекции мочевыводящих путей, инфекции мягких тканей, септический артрит, инфекцию ЦНС, остеомиелит и многое другое. |
| Helicobacter | Этот тип бактерий имеет палочковидную форму и вызывает язвенную болезнь. |
| Клебсиелла | Палочковидная бактерия вызывает геморрагическую пневмонию. |
| Neisseria | Микробы этого вида колонизируют слизистые оболочки, а их патогенные формы являются возбудителем бактериального менингита. |
| Протей | Эта палочковидная бактерия вызывает инфекции мочевыводящих путей, почек. |
| Псевдомонады | Это род аэробных бактерий, обладающих высокой метаболической активностью. |
При попадании плохих микробов в организм человека, они начинают активно размножаться, выделять токсины, повреждая ткани тела и вызывая недомогание. Вредные бактерии называются патогенными, вызывают заболевания, такие как ангина, стафилококковые инфекции, холера, туберкулез и пищевые отравления.
Чем отличаются
Окрашивание по Граму — очень важный лабораторный тест. Он открывает путь к дифференциации 2 различных видов бактерий – грамположительных и грамотрицательных. Это более быстрый способ по сравнению с методом бактериального посева, и он очень важен для определения первоначального «рабочего» диагноза определенных болезненных состояний.
Большинство бактерий используют макромолекулы (пептидогликан) в своей оболочке. Эта молекула известна также как муреин. Клеточная стенка, состоящая из пептидогликана чрезвычайно стабильна.
По толщине слоя муреина определяется 2 основные бактериальные формы:
- Грамположительные, которые имеют толстую сетчатую клеточную стенку, состоящую из пептидогликана (50-90% клеточной стенки).
- Грамотрицательные, имеющие более тонкий слой (10% клеточной стенки). Структуры этого вида имеют дополнительную внешнюю мембрану, содержащую липиды, и отделены от клеточной стенки периплазматическим пространством.
Метод окрашивания построен на разнице в структуре клеточной стенки бактерии. Мазок с бактериальными культурами окрашивают кристаллами фиолетового красителя в течение 2-3 мин.
Кристаллический фиолетовый — это положительно заряженный анилиновый краситель, который распадается на ионы под воздействием воды. После добавления обесцвечивающего средства, ацетона или спирта, липиды клеточных структур начинают взаимодействовать с краситетелм.
Грамотрицательные микробы теряют свою внешнюю мембрану, потому что комплексы ионов вымываются вместе с ней.
Грамположительные бактерии не могут быть легко обесцвечены, поскольку комплекс красителя очень устойчиво прилипает к слоям муреина, а спирт не может проникать через толстую клеточную стенку грамположительных бактерий.
Следующий шаг — собственно дифференциация, которая проводится контрастным окрашиванием с помощью сафранина.
При этом грамотрицательные бактерии, становятся красными или красно-оранжевым, а грамположительные микроорганизмы обозначены темно-фиолетовым цветом. Сферические формы микробов обычно относятся к грамположительным типам, а скрученные формы имеют отрицательную окраску. Палочковидные бактерии могут быть грамотрицательными и грамположительными.
Правильно проведённое окрашивание по Граму является очень информативным и быстрым методом дифференциации различных бактерий.
| Грамположительные микробы | Грамотрицательные микробы |
| Клеточная стенка | |
| Однослойная гладкая | Двухслойная волнистая |
| Толщина стенки ячейки | |
| от 20 до 80 нанометров. | от 8 до 10 нанометров. |
| Слой пептидогликана | |
| Толстый слой, может быть многослойным | тонкий слой, часто однослойный. |
| Тейхоевые кислоты | |
| Присутствуют | Отсутствуют |
| Внешняя мембрана | |
| Наружная мембрана отсутствует | Наружная мембрана присутствует (в основном) |
| Порины | |
| Отсутствуют | Встречаются во внешней мембране |
| Мезосома | |
| Более заметна | Менее заметна |
| Морфология | |
| Кокки или спорообразующие стержни | Стержни, не образующие спор |
| Структура жгутиков | |
| 2 кольца в базальном теле | 4 кольца в базальном теле |
| Липополисахарид | |
| Отсутствует | Имеется |
| Содержание липидов | |
| Очень низкое | От 20 до 30 % |
| Устойчивость к антибиотикам | |
| Более восприимчивы | Более стойкие |
| Окрашивание по Грамму | |
| Бактерии сохраняют кристаллический фиолетовый цвет даже после того, как их промывают ацетоном или спиртом | Эти бактерии не сохраняют цвет пятна даже после того, как их промывают ацетоном или спиртом, и выглядят розовыми при исследовании под микроскопом. |
Грамположительные и грамотрицательные бактерии из-за различий в строении клеточной стенки по-разному реагируют на определенные антибиотики. Поэтому врачам в первую очередь необходимо знать, с какими клеточными организмами они имеют дело, чтобы в дальнейшем определить правильные лекарства.
Зачем нужны
Есть много видов бактерий, которые приносят пользу человеку:
- Микробы в кишечнике расщепляют многие из белков, липидов и углеводов на питательные вещества, которые затем человек усваивает. Более того, микробы производят полезные соединения, такие как витамины и противовоспалительные средства, которые геном человека не может производить. Миллионы бактерий населяют пищеварительную систему человека, которые помогают переваривать пищу и производить жизненно важные витамины, такие как биотин и витамин К.
- Бактерии в кишечнике работают с иммунной системой, защищая организм от заболеваний.
- Микроорганизмы, находящиеся внутри желудка, помогают поддерживать уровень pH и кислотности в желудке.
- Защищают кожу. Множество бактерий на коже (почти 200 различных видов у здорового человека) контролируют окружающую среду кожи и ее ресурсы, не давая другим вредным микробам закрепляться.
- Полезные бактерии, способные производить кислород, используют для создания антибиотиков.
- Бактерии используются в производстве продуктов питания для приготовления йогуртов и ферментированных продуктов.
Чем опасны
Хотя хороших микроорганизмов гораздо больше, чем плохих, некоторые бактерии вредны. При контакте человека с вредоносными организмами они могут попасть в тело, где начинают быстро размножаться, выделять токсины, которые повреждают ткани тела, вызывая недомогание.
Плохие бактерии называются патогенными, потому что они вызывают заболевания, такие как ангина, стафилококковые инфекции, холера, туберкулез и пищевые отравления.
Некоторые виды грамположительных бактерий способны вызывать серьезные инфекционные заболевания:
- Инфекции мочевыводящих путей.
- Туберкулез.
- Дифтерию.
Инфекций, вызываемые грамотрицательными бактериями:
- Пневмония.
- Менингит.
- Перитонит.
- Инфекции крови.
Метод определения «грамположительности» и «грамотрицательности»
При наличии признаков заражения организма врач назначает окрашивание по Граму. Это необходимо для определения типа инфекции: бактериальной, вирусной, грибковой или паразитарной, поскольку все виды лечатся по-разному.
Образец для исследования может быть в виде:
- мокроты, откашливаемой из лёгких;
- мочи, собранной в специальный контейнер;
- крови, сданной в лаборатории;
- слюны;
- мазков из влагалища;
- кала.
С помощью определенных методик определяется тип микроорганизмов в плевральной, перитонеальной жидкости.
Лаборант использует специальную технику окрашивания, чтобы легче увидеть клеточные организмы под микроскопом. Если результаты окрашивания по Граму отрицательные, это означает, что в образце не было обнаружено бактерий. Если положительные, значит, присутствовали микроорганизмы. Результаты также будут включать информацию о форме бактерий, по которой можно судить о типе инфекции.
Хотя результаты могут не идентифицировать точный тип бактерий, но они помогают врачу приблизиться к выяснению того, что вызывает заболевание и как лучше его лечить.
Результаты окрашивания по Граму также могут показать наличие грибковой инфекции (дрожжи или плесень).
При лечении болезней, вызванных грамположительными организмами, врачу необходимы следующие сведения:
- тип бактерий;
- устойчивость к противомикробным препаратам;
- образуют ли бактерии токсины.
Дисбаланс
Грамположительные и грамотрицательные бактерии обитают практически во всех частях человеческого тела, на коже, в кишечнике, во рту и носу. Иногда они вызывают болезни, но в большинстве случаев микроорганизмы живут в гармонии со своими хозяевами, обеспечивая жизненно важные функции, необходимые для выживания человека.
Причины, по которым нарушается баланс:
- Плохая диета и неправильный выбор продуктов.
- Чрезмерное использование антибиотиков.
- Недостаток сна.
- Эмоциональный стресс.
Перенаселение одного вида бактерий приводит к инфекциям и другим проблемам со здоровьем. При уменьшении хороших микроорганизмов в кишечнике защитный барьер понижается, что позволяет проникать в организм вредным бактериям, токсинам и большим молекулам белка.
Что происходит, когда плохие бактерии чрезмерно колонизируются:
- Увеличивается проницаемость кишечника.
- Плохие бактерии распространяются в мочевыводящую систему, вызывая инфекцию мочевыводящих путей.
- Повышается утомляемость из-за перегрузки токсинами.
- Снижается активность иммунной системы, что способствует развитию аллергии и заболеваний, связанных с аутоиммунной реакцией, таких как болезнь Крона, язвенный колит, ревматоидный артрит, кожная инфекция и инфекция влагалищного тракта.
- Развивается диарея из-за кишечной реакции на вредные бактерии.
Бактерии присутствуют и в здоровых легких. Когда хрупкий баланс популяций бактерий в легких нарушается, это может привести к развитию таких заболеваний, как астма и хроническая обструктивная болезнь легких.
Основное внимание следует обратить на последствия нарушения микробного баланса в пищеварительной системе. Оно может иметь негативные последствия не только для органов ЖКТ, но и нервной, метаболической и иммунологической системы.
Поэтому сохранение баланса в вечной битве между «хорошими» и «плохими» бактериями как среди грамположительных, так и грамотрицательных микробов — это путь к здоровью и хорошему самочувствию.
Видео про грамотрицательные и грамположительные бактерии
Окраска бактерий по Граму: