Majoritatea speciilor de bacterii pot fi împărțite în două grupuri, cunoscute ca gram-pozitive și gram-negative. Aceste categorii reflectă diferențe mari în biologia microbilor și, de asemenea, dictează modul în care medicii tratează infecțiile bacteriene.
Dar care sunt diferențele dintre bacteriile gram-pozitive și gram-negative?
Numele în sine datează din 1884când bacteriologul danez Hans Christian Gram a dezvoltat o procedură de colorare pentru vizualizare bacterii sub microscop. Mai întâi, a aplicat un colorant, numit violet de gențiană, care pătrunde atât în peretele protector, cât și în membrana bacteriilor, pătând astfel materialul din interior. Apoi, a adăugat iodul mineral, care a format un complex cu colorantul care nu se descompune în apă, „fixând” astfel pata pe loc.
După ce au fost spălate cu alcool, unele bacterii au rămas albastre sau violete, în timp ce altele nu au păstrat pata. Primul grup a fost numit „gram-pozitiv”, în timp ce cel din urmă a fost desemnat „gram-negativ”.
Experimentul de colorare a lui Gram a indicat un fel de diferență în structurile diferitelor celule bacteriene. Cu toate acestea, nu a fost până când începutul anilor 1950 că oamenii de știință au început să înțeleagă diferențele în compoziția chimică a pereților celulelor bacteriene care fac diferența în colorare.
Diferențele dintre bacteriile gram-pozitive și gram-negative
Toate bacteriile au un perete celular compus din fire asemănătoare ochiurilor dintr-o moleculă mare numită peptidoglican, care înconjoară membrana celulară. Un perete celular oferă rezistență celulei bacteriene și ajută la menținerea formei și a presiunii interne. Cu toate acestea, există câteva diferențe cheie între cele două clase de bacterii.
În primul rând, bacteriile gram-negative au o celulă subțire perete care are aproximativ 1,5 până la 10 nanometri diametru, în timp ce bacteriile gram-pozitive au un perete celular gros care măsoară aproximativ 20 până la 80 de nanometri.
În al doilea rând, pereții celulari ai bacteriilor gram-negative sunt înconjurați de o membrană exterioară care are proprietăți diferite decât membrana interioară acoperită de perete. Această membrană exterioară este implicată în introducerea nutrienților în celulă și aderarea la alte celule din apropiere, o funcție care joacă un rol în infecții. Bacteriile Gram-pozitive, pe de altă parte, nu au o astfel de membrană exterioară.
Ambele clase de bacterii împărtășesc strategii pe care le folosesc pentru a rezista antibioticelor, Mark Blaskovichun profesor de cercetare și lider de grup la Universitatea din Queensland din Australia, a declarat Live Science într-un e-mail. De exemplu, structurile numite „pompe de eflux” din membrana celulară permit celulelor bacteriene să pompeze antibioticele care intră în interiorul celulei.
Celulele bacteriene pot produce, de asemenea, enzime care inactivează chimic antibioticele; acestea includ enzimele beta-lactamaze, care inactivează clasa de antibiotice care include penicilina. Celulele bacteriene pot, de asemenea, modifica părțile biologiei lor vizate de antibiotice, cum ar fi proteinele sau grăsimile; asta echivalează cu schimbarea încuietorului, astfel încât cheia să nu mai încapă, a spus Blaskovich.
Bacteriile pot, de asemenea preia rezistența la antibiotice de la celulele bacteriene învecinatechiar dacă aparțin unei specii total diferite. Asta pentru că microbii pot schimba bucăți mici de ADN care transportă gene de rezistență la antibiotice de la o celulă bacteriană la alta. Aceste gene pot fi comercializate prin contact fizic direct între celule într-un proces numit conjugare.
Înrudit: Superbacterii sunt în creștere. Cum putem preveni ca antibioticele să devină învechite?
Toate acestea spuse, când vine vorba de rezistența la antibiotice, bacteriile gram-negative au un avantaj datorită membranelor lor duble.
Membrana exterioară a bacteriilor gram-negative blochează fizic unele molecule mari de antibiotice (hidrofobe) care urăsc apa, cum ar fi vancomicina și rifampicina. Deoarece aceste tratamente sunt blocate să intre în celulă, acest lucru face microbii rezistenți în mod natural la medicamente, David Livermoreprofesor de microbiologie medicală la Universitatea din East Anglia din Marea Britanie, a declarat Live Science într-un e-mail.
Antibioticele mici, iubitoare de apă (hidrofile) pot traversa membrana exterioară, dar membrana încă încetinește intrarea lor. Dacă o anumită bacterie are capacitatea de a distruge sau de a pompa antibioticul primit, „acest lucru devine mult mai eficient prin limitarea ratei lor de intrare”, a spus Livermore.
El a comparat celula bacteriană gram-negativă cu un castel cu porți mici în zid. Deoarece inamicii – medicamentele cu antibiotice – vin lent, apărătorii – mecanismele de apărare ale bacteriilor – le este mai ușor să se ocupe de ei. Dacă bătălia s-ar desfășura pe un câmp deschis, inamicii s-ar repezi deodată și apărătorii ar fi rapid copleșiți.
Deoarece bacteriile gram-negative sunt atât de bune în lupta împotriva antibioticelor, ele reprezintă o amenințare deosebit de mare pentru sănătatea umană, conform Organizației Mondiale a Sănătății.
Membrana exterioară suplimentară a bacteriilor gram-negative le oferă în general un avantaj față de bacteriile gram-pozitive atunci când vine vorba de a învinge antibioticele. Cu toate acestea, anumite medicamente existente, cum ar fi polimixinele, și unele noi medicamente experimentale vizează această membrană exterioară prin deteriorarea acesteia sau prin împiedicarea producerii acesteia, a spus Livermore. În prezent, aceste medicamente sunt utilizate ca tratament de ultimă soluție pentru infecțiile bacteriene gram-negative care sunt rezistente la mai multe antibiotice.
Te-ai întrebat vreodată de ce unii oameni își construiesc mușchi mai ușor decât alții sau de ce ies pistruii la soare? Trimite-ne întrebările tale despre cum funcționează corpul uman community@livescience.com cu subiectul „Health Desk Q” și este posibil să vedeți răspunsul la întrebarea dvs. pe site!