GRAM NEGATIVE BACILLI: ลักษณะโครงสร้างประเภท - ชีววิทยา

แบคทีเรียแกรมลบ (GNB) เป็นแบคทีเรียรูปแท่งที่ให้ย้อมสีแกรมเชิงลบ นี่เป็นเพราะชีวเคมีของผนังเซลล์ คำว่าแบคทีเรียหมายถึงเซลล์ทั้งหมดที่มีลักษณะโปรคาริโอตและอยู่ในโดเมน Bacteria หรือที่เรียกว่า Eubacteria

โปรคาริโอตมีลักษณะเฉพาะคือไม่มีนิวเคลียสและช่องที่ปิดล้อมด้วยเมมเบรน ลักษณะนี้ถูกครอบครองโดยสมาชิกของโดเมน Archaeobacteria ซึ่งมีสายพันธุ์แกรมลบด้วย ผนังเซลล์ของสมาชิกของทั้งสองโดเมนและลักษณะอื่น ๆ แตกต่างกัน

ที่มา: ภาพถ่ายโดย Eric Erbe การทำให้สีดิจิทัลโดย Christopher Pooley ทั้ง USDA, ARS, EMU

ลักษณะทั่วไป

ลักษณะที่แบ่งตามสายพันธุ์ที่เป็น Gram negative bacilli คือ 1) มีลักษณะเป็นรูปแท่ง 2) มีผลลบต่อคราบแกรมดังนั้นจึงปรากฏเป็นสีแดง หลังเกิดจากโครงสร้างของผนังเซลล์ซึ่งแตกต่างจากแบคทีเรียแกรมบวก

แบคทีเรียแกรมลบแตกต่างกันอย่างมากในแง่ของความคล่องตัว (แฟลกเจลลามือถือเลื่อนมือถือไม่เคลื่อนที่) โภชนาการและสรีรวิทยา (โฟโตโทรฟิคเคมีมอร์กาโนโทรฟิกความสามารถในการใช้ออกซิเจน ฯลฯ ) ท่ามกลางปัจจัยอื่น ๆ ดังนั้นจึงง่ายกว่าที่จะระบุลักษณะทั่วไปของ Eubacteria และ Archaea

วัดโดยเฉลี่ยยาว 3 µm และกว้าง 1 µm อาจมีขนาดใหญ่ขึ้นหรือเล็กลง พวกมันขาดเยื่อหุ้มดีเอ็นเอและออร์แกเนลล์เช่นไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์

พวกมันมีผนังเซลล์ที่ล้อมรอบเยื่อหุ้มพลาสมา พวกมันมีโครโมโซมและพลาสมิดแบบวงกลมเพียงอันเดียว ดีเอ็นเอขาดอินตรอน

สมาชิกบางคนของ Eubacteria เป็นเชื้อโรคสำหรับสัตว์และพืชในขณะที่สมาชิกของ Archaeobacteria ไม่ใช่เชื้อโรค

ยูแบคทีเรียสามารถไวต่อยาปฏิชีวนะ (เพนิซิลลินคานามัยซินสเตรปโตมัยซิน ฯลฯ ) ไนโตรเจนตรึงรูปแบบแคปซูลมีการสังเคราะห์แสงที่ขึ้นกับคลอโรฟิลล์ไม่มีระบบแสงด้วยโรดอปซินและไม่ใช่สารเมทาโนจินิก Archaeobacteria นั้นตรงกันข้าม

โครงสร้างของแบคทีเรียแกรมลบที่ผนังเซลล์

แบคทีเรียแกรมลบทั้งหมดโดยไม่คำนึงถึงรูปร่างของเซลล์มีลักษณะโครงสร้างเหมือนกันของผนังเซลล์

ผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบเป็นโครงสร้างหลายชั้นซึ่งประกอบด้วยเพปทิโดไกลแคน พวกมันมีเมมเบรนชั้นนอกที่ล้อมรอบเพปทิโดไกลแคน ระหว่างเยื่อหุ้มชั้นนอกและผนังเซลล์มีช่องว่างแคบ ๆ เรียกว่าปริภูมิ

ผนังเซลล์มีขนาด 30 Å ประกอบด้วย peptidoglycan (murein) ซึ่งประกอบด้วย N-acetylglucosamine (gluNAC) โมเลกุลที่สลับกับ N-acetylmuramic acid (murNAc) โมเลกุลและสร้างโซ่ Peptidoglycan สร้างขึ้น 10% ของผนังส่วนที่เหลือเป็นเยื่อหุ้มชั้นนอก

โซ่ gluNAC และ murNAc ถูกข้ามด้วย tetrapeptides ซึ่งเป็นโซ่ของกรดอะมิโนสี่ตัวที่ตกค้าง ส่วนที่เหลือของกรดอะมิโนตัวที่สามใน tetrapeptide คือกรด diaminopimelic tetrapeptides สองตัวสร้างพันธะโควาเลนต์ซึ่งกันและกันและเชื่อมต่อโดยตรงกับโซ่ gluNAC และ murNAc

เมมเบรนชั้นนอกเป็น lipid bilayer ที่โควาเลนต์ยึดติดกับชั้น peptidoglycan โดยโมเลกุลของไลโปโปรตีน เมมเบรนนี้มีรูพรุนที่สร้างช่องทางผ่านเมมเบรนด้านนอก

โครงสร้างของผนังเซลล์แกรมลบอาร์เคีย

จากมุมมองของโครงสร้างและทางชีวเคมีซองเซลล์ของ Archaea แตกต่างอย่างมากจาก Eubacteria ผนังเซลล์ของ Archaea มี peptidoglycan เพียง 10% โดยทั่วไปเยื่อหุ้มภายนอกที่มีอยู่ในแบคทีเรียแกรมลบจะไม่มีอยู่ในอาร์เคีย

ในแกรมลบอาร์เคียมีชั้น S ที่ล้อมรอบเมมเบรนของพลาสมา ในขณะที่ Gram positive Archaea มีซองจดหมายล้อมรอบ S-layer

ในสายพันธุ์ของทั้งสองโดเมน Eubacteria และ Archaea S-layer ประกอบด้วยไกลโคโปรตีนซึ่งเป็นโปรตีนที่เชื่อมโยงกันโดยพันธะโควาเลนต์กับคาร์โบไฮเดรต หน่วยหลังนี้เป็นหน่วยย่อยที่ทำซ้ำซึ่งสามารถเป็นเส้นตรงหรือแยกแขนงได้ซึ่งประกอบด้วย 1% ถึง 20% ของมวลทั้งหมดของไกลโคโปรตีน

Glycoproteins อุดมไปด้วย (ระหว่าง 40% ถึง 50%) ในกรดอะมิโนตกค้างที่ไม่ชอบน้ำ ปริมาณซิสเทอีนและเมไทโอนีนอยู่ในระดับต่ำ มีไลซีน 10% กรดกลูตามิกและกรดแอสปาร์ติก ด้วยเหตุนี้พื้นผิวนอกเซลล์จึงไม่ชอบน้ำมาก

ชนิดของแบคทีเรียที่เป็นแท่งแกรมลบ

แบคทีเรียแกรมลบรูปบาซิลลัสพบได้ในกลุ่มอนุกรมวิธานต่างๆ ภายในสกุลเดียวกันอาจมีแบคทีเรียแกรมลบที่มีรูปร่างต่างกัน

ตัวอย่างเช่น 1) สกุล Chorobium ซึ่งพบแบคทีเรียกำมะถันสีเขียวมีรูปร่างคล้ายบาซิลลัสและแท่งโค้ง 2) สกุล Pasteurella ซึ่งมีสายพันธุ์ pleomorphic (หลายรูปแบบ)

มีกลุ่มที่แตกต่างกันเช่น "แบคทีเรียที่ร่อน" และแบคทีเรียกำมะถันซึ่งโดยทั่วไปสมาชิกจะเป็นแกรมลบและอาจมีรูปร่างของบาซิลลัสหรือรูปแบบอื่น ๆ

แบคทีเรียลื่นมีความหลากหลายทางสายวิวัฒนาการโดยมีกลไกการเคลื่อนไหวที่หลากหลาย พวกมันคือบาซิลลีและขาดแฟลกเจลลา แบคทีเรียกำมะถันเป็นกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีความหลากหลายมากซึ่งอาจเป็นแท่งหรือแท่งโค้ง

โฟโตออโตโทรฟิคแบคทีเรียเป็นแกรมลบและมีหลากหลายรูปแบบเช่นบาซิลลัสและโคคคี พวกมันประกอบด้วยสาขาทางวิวัฒนาการเดียวภายในโดเมน Eubacteria

มีกลุ่มอนุกรมวิธานที่มีสมาชิกเป็นแกรมลบและรูปแบบเดียวของพวกเขาคือบาซิลลัส ได้แก่ :

Enterobacteria (คำสั่ง Enterobacteriales, วงศ์ Enterobacteriaceae), Pseudomonas (สั่งซื้อ Pseudomonadales, คลาส Gammaproteobacteria), Azotobacter (คลาส Gammaproteobacteria) และ Bacteroides (ไฟลัม Bacteroidetes, คลาส Bacteroidia)

ประเภทของ Arcaheobacteria ที่เป็นแท่งแกรมลบ

สมาชิกของ Haloarchaea (Halobacteria) เป็นแท่งแกรมลบ พวกมันอยู่ในลำดับ Halobacteriales และตระกูล Halobacteriacea วงศ์นี้มี 19 สกุลและ 57 ชนิด Haloarchaea เป็นกลุ่ม monophyletic นั่นคือมีบรรพบุรุษพิเศษ

กลุ่มที่ค่อนข้างใกล้เคียงกับ Haloarchaea คือ methanogenic archaebacteria ซึ่งอาจเป็นแกรมลบหรือแกรมบวก มีรูปร่างที่หลากหลาย เป็นที่รู้จักประมาณ 160 สายพันธุ์ที่แตกต่างกันซึ่งเป็นของ 29 สกุล 14 วงศ์และหกคำสั่งซื้อ

ตัวอย่างของแท่งแกรมลบในยูแบคทีเรีย

กลุ่ม Enterobacteria

สกุลที่เป็นตัวแทน: Escherichia (โรคกระเพาะและลำไส้อักเสบ), Enterobacter (ไม่ค่อยก่อให้เกิดโรค), Serratia (ไม่ค่อยทำให้เกิดโรค), Salmonella (ลำไส้อักเสบ), Proteus (การติดเชื้อทางเดินปัสสาวะ), Yersinia (กาฬโรค), Klebsiella (ปอดบวม) พวกมันอยู่ในกลุ่มแบคทีเรียกัมมาโปรโตแบคทีเรีย

กลุ่ม Pseudomonas

สกุลที่เป็นตัวแทน: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas และ Xanthomonas พวกเขาสามารถเป็นบาซิลลีตรงหรือโค้ง สัตว์และพืชหลายชนิดก่อโรคได้ ตัวอย่างเช่น Pseudomonas auruginosa เป็นแผลและลำไส้ไหม้

กลุ่มแบคทีเรียออกซิไดซ์ซัลเฟอร์

สกุลตัวแทน: Thiobacillus สกุลนี้เป็นที่รู้จักกันดีในกลุ่ม chemolytotrophs สายพันธุ์ไทโอบาซิลลัสกระจัดกระจายไปตามแผนกย่อย (อัลฟาเบต้าและแกมมา) ของโปรตีโอแบคทีเรีย

กลุ่มแบคทีเรียกรดอะซิติก

สกุลที่เป็นตัวแทน: Acetobacter และ Gluconobacter พวกเขาทำปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของแอลกอฮอล์และน้ำตาลที่ไม่สมบูรณ์ เมื่อสารตั้งต้นเป็นเอทานอลจะสร้างกรดอะซิติก มีประโยชน์อย่างยิ่งในอุตสาหกรรมเครื่องดื่มแอลกอฮอล์

กลุ่มแบคทีเรียตรึงไนโตรเจน

สกุลที่เป็นตัวแทน: Azotobacter และ Zomonas พวกเขาตรึงไนโตรเจนโดยใช้ออกซิเจน ส่วนใหญ่อยู่ในกลุ่มอัลฟาหรือกัมมาโปรโตแบคทีเรีย แบคทีเรียในสกุล Azotobacter เป็นแบคทีเรียขนาดใหญ่โดยเฉพาะ

กลุ่มแบคทีเรีย Hyperthermophilic

สกุลที่เป็นตัวแทน: Thermotoga และ Thermodesulfobacterium พวกมันเป็นไฮเปอร์เทอร์โมฟีลบาซิลลารีที่เติบโตที่อุณหภูมิสูงกว่า 70 ºC พวกมันถูกแยกออกจากแหล่งที่อยู่อาศัยบนบกน้ำพุร้อนและแหล่งใต้น้ำ

ตัวอย่างของแท่งแกรมลบใน Archaea

Halobacterium salinarum

มันเคลื่อนที่ได้อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีเกลือเข้มข้นสูง (> 4 M) สามารถใช้แสงเป็นแหล่งพลังงานได้เนื่องจากมีแบคเทอริโอโดปซินซึ่งเป็นปั๊มโปรตอนขึ้นอยู่กับแสง ปั๊มนี้ช่วยให้จับแสงและสร้างการไล่ระดับสีไฟฟ้าเคมีผ่านเมมเบรน

พลังงานของการไล่ระดับสีไฟฟ้าเคมีใช้ในการสังเคราะห์ ATP โดย ATP synthase

Metanomicrobium movile

มันคือแกรมลบก้าน Layer S แสดงองค์กรหกเหลี่ยม โปรตีน S-layer มีจุดไอโซอิเล็กทริกต่ำแสดงว่าอุดมไปด้วยกรดอะมิโนที่เป็นกรดตกค้าง เปอร์เซ็นต์ของสารตกค้างที่ไม่ชอบน้ำอยู่ในระดับต่ำ

มันอาศัยอยู่ในกระเพาะรูเมนของแกะ ผลิตก๊าซมีเทนโดยการลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยใช้ H ₂หรือรูปแบบ ไม่สามารถเผาผลาญอะซิเตทเมธิลามีนหรือเมทานอลได้ มีค่า pH ที่เหมาะสมในช่วง 6.5 ถึง 8 มีหน้าที่สำคัญในการทำงานของกระเพาะรูเมนและโภชนาการของสัตว์

แกรมลบแท่งที่ทำให้เกิดโรค

Klebsiella pneumoniae

เป็นหนึ่งในสาเหตุของโรคปอดบวม K. pneumoniae เป็นเชื้อโรคฉวยโอกาสที่ติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจของมนุษย์และสัตว์ ไม่ใช่มือถือ มันเป็นแท่งแกรมลบที่สร้างแคปซูลที่มีลักษณะเด่นซึ่งช่วยป้องกันเซลล์ฟาโกไซโทซิส

Pseudomonas aeruginosa

มันคือแกรมลบก้าน ก่อให้เกิดโรคเช่นระบบทางเดินปัสสาวะและการติดเชื้อในหู ทำให้เกิดบาดแผลและรอยไหม้บนผิวหนัง ภายใต้เงื่อนไขบางประการมันจะสร้างฟิล์มชีวภาพโพลีแซคคาไรด์เพื่อสร้างชุมชนแบคทีเรียและปกป้องจากระบบภูมิคุ้มกัน

Haemophilus

พวกมันเป็นแท่งแกรมลบขนาดเล็กและบางครั้งก็เป็นโรคเยื่อหุ้มปอด มีหลายสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับโรคในมนุษย์เช่น H. influenzae (ปอดบวม), H. aegyptius (เยื่อบุตาอักเสบ), H. ducrey (chancroid) และ H. parainfluenzae (bacteremia และ endocarditis)

Legionella

พวกมันเป็นแท่งลบแกรมเชิงลบที่บางเฉียบ พวกมันคือปรสิตภายในเซลล์ พวกมันทวีคูณในแมคโครฟาจในถุง มันก่อให้เกิดโรคปอดบวมและเป็นระยะ ๆ การแพร่ระบาดและการติดเชื้อในโรงพยาบาล Legionella pneumophila มีหน้าที่ในการแพร่ระบาด

Salmonella

พวกเขาเป็นแท่งแอนรอยด์เชิงลบแกรมเชิงปัญญา พวกมันสามารถตั้งรกรากสัตว์ต่างๆรวมทั้งสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนกและสัตว์เลื้อยคลาน การติดเชื้อส่วนใหญ่เกิดขึ้นหลังจากการกลืนกินอาหารที่ปนเปื้อนหรือโดยการส่งผ่านทางอุจจาระ - ปากโดยตรง ทำให้เกิดโรคกระเพาะและลำไส้อักเสบ

อ้างอิง

Alcamo, E. 1996. จุลชีววิทยา. Wiley นิวยอร์ก
Barton, LL 2005. โครงสร้างและความสัมพันธ์เชิงหน้าที่ในโปรคาริโอต. สปริงเกอร์นิวยอร์ก
Bauman, BW 2555. จุลชีววิทยากับโรคตามระบบร่างกาย. เพียร์สันบอสตัน
Black, JG 2008. จุลชีววิทยา: หลักการและการสำรวจ. Wiley นิวยอร์ก
Garrett, RA, Klenk, HP 2007. Archaea. Blackwell, ลอนดอน
Hogg, S. 2005. จุลชีววิทยาที่จำเป็น. ไวลีย์ชิชิสเตอร์
Kates, M. , Kushner, DJ, Matheson, AT 1993 ชีวเคมีของ Archaea (Archaeobacteria) เอลส์เวียร์อัมสเตอร์ดัม
Madigan, MT, Martinko, JM, Parker, J. 2004. Brock: ชีววิทยาของจุลินทรีย์. เพียร์สันมาดริด
Murray, PR, Rosenthal, KS, Pfaüer, MA 2006. จุลชีววิทยาทางการแพทย์ เอลส์เวียร์มาดริด

GRAM NEGATIVE BACILLI: ลักษณะโครงสร้างประเภท - ชีววิทยา - 2025