BACILI GRAM NEGATIVI: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, TIPURI - BIOLOGIE - 2025

De bacterii Gram negativi (GNB) sunt bacterii în formă de tijă care dau colorație Gram negative. Acest lucru se datorează biochimiei peretelui său celular. Termenul de bacterii se referă la toate celulele cu caracteristici procariote și care aparțin domeniului Bacteria, numit și Eubacteria.

Procariotele sunt caracterizate prin absența nucleelor ​​și a compartimentelor închise cu membrană. Această caracteristică este deținută și de membrii domeniului Archaeobacteria, în care există și specii Gram-negative. Peretele celular al membrilor ambelor domenii și alte caracteristici sunt diferite.

Sursa: Foto de Eric Erbe, colorizare digitală de Christopher Pooley, ambele USDA, ARS, EMU.

Caracteristici generale

Caracteristicile împărtășite de speciile care sunt bacili gram negativi sunt: ​​1) sunt în formă de tijă; 2) sunt negative pentru colorația Gram, deci apar roșii. Acesta din urmă este produs de structura peretelui celular, care este diferită de cea a bacteriilor Gram pozitive.

Bacilii gram negativi diferă foarte mult unul de celălalt din punct de vedere al mobilității (flagella mobilă; mobile culisante; nemovibile), nutriție și fiziologie (fototrofice, chimioorganotrofe, capacitatea de a folosi oxigen etc.), printre alți factori. Prin urmare, este mai ușor să specificăm caracteristicile generale ale Eubacteria și Archaea.

Aceștia măsoară în medie 3 pm lung și 1 µm lățime. Pot fi mai mari sau mai mici. Le lipsește o membrană care înconjoară ADN și organele precum mitocondriile și cloroplastele.

Au un perete celular care înconjoară membrana plasmatică. Au un singur cromozom circular și plasmide. ADN-ul nu are introni.

Unii membri ai Eubacteriilor sunt agenți patogeni pentru animale și plante, în timp ce membrii arheobacteriilor nu sunt agenți patogeni.

Eubacteriile pot fi sensibile la antibiotice (penicilină, kanamicină, streptomicină etc.), fixează azotul, formează capsule, au o fotosinteză dependentă de clorofilă, nu au un sistem fotosensibil cu rodopsina și nu sunt metanogene. Arheobacteriile sunt opuse.

Structura peretelui celular Bacterii gram-negative

Toate bacteriile Gram-negative, indiferent de forma celulară, au aceleași caracteristici structurale ale peretelui celular.

Peretele celular al bacteriilor Gram negative este o structură cu mai multe straturi, care este compus din peptidoglican. Au o membrană exterioară care înconjoară peptidoglicanul. Între membrana externă și peretele celular, există un spațiu îngust numit spațiu periplasmic.

Peretele celular măsoară 30 Å. Este compus din peptidoglican (mureină), care este format din molecule de N-acetilglucozamină (gluNAC) care alternează cu molecule de acid N-acetilmuramic (murNAc) și formează lanțuri. Peptidoglicanul constituie 10% din perete, restul este membrană exterioară.

Lanțurile gluNAC și murNAc sunt traversate de tetrapeptide, lanțuri de patru resturi de aminoacizi. Adesea al treilea rest de aminoacizi, în tetrapeptidă, este acidul diaminopimelic. Două tetrapeptide formează o legătură covalentă între ele și sunt conectate direct la lanțurile gluNAC și murNAc.

Membrana exterioară este o stratură lipidică care este atașată covalent la stratul de peptidoglican de către molecule de lipoproteină. Această membrană are porine care formează canale prin membrana exterioară.

Structura peretelui celular al Archaea Gram negativ

Din punct de vedere structural și biochimic, învelișul celular al Archaea diferă foarte mult de cel al Eubacteriei. Peretele celular din Archaea conține doar 10% peptidoglican. Membrana externă prezentă de obicei în bacteriile Gram negative este absentă în Archaea.

În Archaea Gram negativ există un strat S care înconjoară membrana plasmatică. În timp ce Archaea Gram pozitiv, există un plic în jurul stratului S.

În speciile ambelor domenii, Eubacteria și Archaea, stratul S este compus din glicoproteine, care sunt proteine ​​legate, prin legături covalente, de carbohidrați. Acestea din urmă sunt subunități repetitive care pot fi liniare sau ramificate, constituind de la 1% la 20% din masa totală a glicoproteinelor.

Glicoproteinele sunt bogate (între 40% și 50%) în reziduuri de aminoacizi hidrofobi. Conținutul de cisteină și metionină este scăzut. Au 10% lizină, acid glutamic și acid aspartic. Din această cauză, suprafața extracelulară este foarte hidrofobă.

Tipuri de bacterii care sunt tije Gram negative

Bacterii Gram-negative în formă de bacil se găsesc în diferite grupuri taxonomice. În cadrul aceluiași gen pot exista bacterii Gram negative care pot avea forme diferite.

De exemplu: 1) genul Chorobium, în care se găsesc bacteriile sulfuroase verzi, având formă de bacili și tije curbate; 2) genul Pasteurella, care are specii pleomorfe (cu forme multiple).

Există grupuri eterogene, cum ar fi „bacteriile care alunecă” și bacteriile cu sulf, ale căror membri sunt în general Gram negative și pot avea forma unui bacil sau alte forme.

Bacteriile alunecoase sunt foarte diverse filogenetic, cu diverse mecanisme de motilitate. Sunt bacili și nu au flageli. Bacteriile cu sulf sunt un grup foarte divers de microorganisme care pot fi tije sau tije curbate.

Bacteriile fotoautotrofe sunt Gram negative și au o varietate de forme, cum ar fi bacilii și coccii. Ele cuprind o singură ramură filogenetică în domeniul Eubacteria.

Există grupuri taxonomice ai căror membri sunt Gram negativi și în care singura lor formă este cea a unui bacil, și anume:

Enterobacterii (ordine Enterobacteriales, familie Enterobacteriaceae), Pseudomonas (ordine Pseudomonadales, clasa Gammaproteobacteria), Azotobacter (clasa Gammaproteobacteria) și Bacteroide (phylum Bacteroidetes, clasa Bacteroidia).

Tipuri de Arcaheobacterii care sunt tije Gram negative

Membrii Haloarchaea (Halobacteria) sunt tije Gram negative. Aparțin ordinului Halobacteriales și familiei Halobacteriacea. Această familie are 19 genuri și vreo 57 de specii. Haloarchaea sunt un grup monofiletic, adică au un strămoș exclusiv.

Un grup relativ apropiat de Haloarchaea sunt arhebacteria metanogenă, care poate fi Gram negativă sau Gram pozitivă. Au forme variate. Sunt cunoscute aproximativ 160 de specii diferite, aparținând a 29 de genuri, 14 familii și șase ordine.

Exemple de tije Gram negative în Eubacteria

Grup de enterobacterii

Genuri reprezentative: Escherichia (gastroenterită), Enterobacter (mai rar patogen), Serratia (mai rar patogenă), Salmonella (enterită), Proteus (infecția tractului urinar), Yersinia (ciuma), Klebsiella (pneumonie). Ele aparțin gammaproteobacteriilor.

Pseudomonas Group

Genuri reprezentative: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas și Xanthomonas. Pot fi bacili drepți sau curbați. Mai multe specii sunt patogene pentru animale și plante. De exemplu, Pseudomonas auruginosa este un colonizator pentru răni și arsuri.

Grupa de bacterii oxidante cu sulf

Genul reprezentativ: Thiobacillus. Acest gen este cel mai cunoscut dintre chemolitotrofe. Speciile de Thiobacillus sunt împrăștiate în subdiviziunile (alfa, beta și gamma) ale proteobacteriilor.

Grupul de bacterii cu acid acetic

Genuri reprezentative: Acetobacter și Gluconobacter. Ele realizează oxidarea incompletă a alcoolilor și a zaharurilor. Când substratul este etanol, formează acid acetic. Sunt deosebit de utile în industria băuturilor alcoolice.

Grup de bacterii care fixează azotul

Genuri reprezentative: Azotobacter și Zomonas. Acestea fixează azotul aerobic. Majoritatea aparțin alfa sau gammaproteobacteriilor. Bacteriile din genul Azotobacter sunt bacili deosebit de mari.

Grupul de bacterii hipertermofilice

Genuri reprezentative: Thermotoga și Thermodesulfobacterium. Sunt hipertermofile bacilare care cresc la temperaturi peste 70 ºC. Au fost izolate de habitate terestre, izvoare termale și surse subacvatice.

Exemple de tije Gram negative în Archaea

Halobacterium salinarum

Este mobil, trăiește în medii cu o concentrație mare de sare (> 4 M). Poate folosi lumina ca sursă de energie, deoarece are bacteriorhodopsină, o pompă de protoni dependentă de lumină. Această pompă permite captarea luminii și crearea unui gradient electrochimic în întreaga membrană.

Energia gradientului electrochimic este utilizată pentru a sintetiza ATP prin ATP sintază.

Metanomicrobiu mobil

Este o tijă Gram negativ. Stratul S prezintă o organizare hexagonală. Proteinele din stratul S au puncte izoelectrice mici, ceea ce indică faptul că sunt bogate în resturi de aminoacizi acide. Procentul de reziduuri hidrofobe este scăzut.

Trăiește în rumena oilor. Produce metan prin reducerea dioxidului de carbon cu ajutorul H ₂ sau formiat. Nu poate metaboliza acetatul, metilaminele sau metanolul. Prezintă un pH optim în intervalul 6,5 - 8. Are un rol important în funcția rumenească și nutriția animalelor.

Tije Gram negative care provoacă boala

Klebsiella pneumoniae

Este unul dintre agenții cauzali ai pneumoniei. K. pneumoniae este un agent patogen oportunist care infectează sistemul respirator al oamenilor și animalelor. Nu este mobil. Este o tijă Gram negativă care produce o capsulă preponderentă, care o protejează împotriva fagocitozei.

Pseudomonas aeruginosa

Este o tijă Gram negativ. Produce boli precum tractul urinar și infecțiile urechii. Colonizează rănile și arsurile pe piele. În anumite condiții, produce un biofilm polizaharidic pentru a stabili o comunitate bacteriană și a-l proteja de sistemul imunitar.

Haemophilus

Sunt tije Gram negative și uneori pleomorfe. Există mai multe specii asociate cu boala la om, cum ar fi H. influenzae (pneumonie), H. aegyptius (conjunctivită), H. ducrey (chancroid) și H. parainfluenzae (bactereremie și endocardită).

Legionella

Sunt tije subțire, pleomorfe Gram negative. Sunt paraziți intracelulari. Se înmulțesc în macrofage alveolare. Produce pneumonie și infecții sporadice, epidemice și nosocomiale. Legionella pneumophila este responsabilă de epidemii.

Salmonella

Sunt tije Gram-negative anerobe facultative. Ele pot coloniza diverse animale, inclusiv mamifere, păsări și reptile. Majoritatea infecțiilor apar după ingestia alimentelor contaminate sau prin transmiterea directă pe calea fecal-orală. Provoacă gastroenterită.

Referințe

1. Alcamo, E. 1996. Microbiologie. Wiley, New York.
2. Barton, LL 2005. Relații structurale și funcționale în procariote. Springer, New York.
3. Bauman, BW 2012. Microbiologie cu boli prin sistemul corpului. Pearson, Boston.
4. Black, JG 2008. Microbiologia: principii și explorare. Wiley, New York.
5. Garrett, RA, Klenk, HP 2007. Archaea. Blackwell, Londra.
6. Hogg, S. 2005. Microbiologie esențială. Wiley, Chichester.
7. Kates, M., Kushner, DJ, Matheson, AT 1993. The biochimistry of Archaea (Archaeobacteria). Elsevier, Amsterdam.
8. Madigan, MT, Martinko, JM, Parker, J. 2004. Brock: biologia microorganismelor. Pearson, Madrid.
9. Murray, PR, Rosenthal, KS, Pfaüer, MA 2006. Microbiologie medicală. Elsevier, Madrid.