GRAM-NEGATIEVE BACTERIËN: KENMERKEN, STRUCTUUR, ZIEKTEN - BIOLOGIE - 2025

De gramnegatieve bacteriën zijn bacteriën die geen kristalviolette kleurstof vasthouden wanneer gramkleuring wordt gebruikt. Hierdoor kleuren ze rood of vaag roze, in plaats van blauw of paars zoals Gram-positieve bacteriën doen. De kleur die Gram-negatieve kleuren verkrijgen, is te wijten aan een andere kleurstof die fuchsine of safranine kan zijn.

Het verschil in kleur hangt samen met de aard van de celwand in beide groepen organismen. Tijdens het kleuren bindt kristalviolet zich aan de bacteriële celwand en vormt het ook een in water onoplosbaar complex met het jodium in lugol (een andere verbinding die wordt gebruikt bij Gram-kleuring).

Roze Gram-negatieve bacteriën. Genomen en bewerkt uit: Microrao.

De celwand van Gram-positieve bacteriën is dik en complex van aard en kan het complex dat wordt gevormd door kristalviolet en jodium behouden wanneer het wordt behandeld met alcohol of aceton. De celwand van Gram-negatieve bacteriën is eenvoudiger en behoudt geen kristalviolet.

Deze bacteriën zijn alomtegenwoordig en zijn aanwezig in praktisch elke omgeving op aarde die leven kan ondersteunen. De groep bevat pathogene soorten voor mensen die geassocieerd zijn met urineweg-, luchtweg- en gastro-intestinale infecties; waarvan sommige zijn verworven in dezelfde gezondheidscentra (nosocomiaal).

Algemene karakteristieken

Het belangrijkste kenmerk van deze groep bacteriën is dat ze rood of roze kleuren met de Gram-kleuringstechniek. Tijdens deze differentiële kleuringstechniek kleuren alle bacteriën blauw of violet, maar alleen grampositieve bacteriën kunnen een dergelijke kleuring behouden na behandeling met alcohol of aceton.

Deze bacteriën hebben twee lipidenmembranen, een ervan wordt vertegenwoordigd door het cytoplasmatische membraan en een andere buiten de celwand. Het komt uitsluitend voor in gramnegatieve en is over het algemeen samengesteld uit fosfolipiden en lipopolysacchariden.

De lipidecomponent van de lipopolysacchariden van het buitenmembraan staat bekend als lipide A en werkt als een endotoxine dat, wanneer het in de bloedsomloop komt, een toxische reactie veroorzaakt die zelfs een endotoxische shock kan veroorzaken.

De celwand is samengesteld uit peptidoglycanen die een dunne laag vormen, en mist teichoïne en lipoteichoïnezuren, in tegenstelling tot wat gebeurt bij Gram-positieve, die zijn samengesteld uit verschillende lagen peptidoglycanen en beide soorten zuren bevatten. Deze dienen om de nucleaire envelop te verankeren aan het cytoplasmatische membraan.

De flagellen van gramnegatieve bacteriën hebben, indien aanwezig, vier steunringen (twee voor elk membraan), terwijl ze bij grampositieve bacteriën slechts twee steunringen hebben, aangezien ze maar één membraan hebben.

Structuur

Gemiddelde prokaryote cel.

Alle bacteriën missen een kern en het chromosomale materiaal is niet gescheiden van het cytoplasma door een kernmembraan. Ribosomen zijn ook ingebed in het cytoplasma.

Een Gram-negatieve bacterie bestaat uit twee celmembranen en een celwand ertussen. Tussen de celwand en het binnenmembraan bevindt zich het periplasma. Daarnaast kan het soms flagella, fimbriae, capsule en zeer uitzonderlijk sporen vertonen.

Cellulaire muur

De celwand bestaat voornamelijk uit peptidoglycaan, een polymeer dat bestaat uit zich herhalende eenheden van N-acetylglucosamine en N-acetylmuraminezuur die een dunne laag vormen.

Het buitenste membraan is stevig gebonden aan peptidoglycaan en maakt deel uit van de celwand van gramnegatieve bacteriën.

Buitenmembraan

Het buitenmembraan bevat fosfolipiden, lipopolysacchariden en membraaneiwitten. Lipopolysacchariden bestaan ​​uit lipide A (lipidegedeelte), polysaccharide O en daartussen een andere keten van polysacchariden. Het lipide A wordt ondergedompeld in het membraan en het polysaccharide O in de buitenzijde.

Lipipopolysaccharide (LPS) is een endotoxine, waarvan het toxische potentieel te wijten is aan lipide A. Aangezien dit lipide in het membraan wordt ondergedompeld, treedt het toxische effect alleen op wanneer de bacteriële cel wordt gelyseerd.

Periplasma

Een gelatineuze substantie die bestaat uit water en hoge concentraties eiwitten en peptidoglycaan. Van groot belang in het energiemetabolisme van Gram-negatieve bacteriën, bevindt het zich tussen de celwand en het cytoplasmatische membraan (periplasmatische ruimte).

Microscoopopname (vergroting X1000) van Gram-positieve (Staphylococcus aureus, in paars) en Gram-negatieve (Escherichia coli, in roze) bacteriën. Genomen en bewerkt uit: Y tambe.

Cellulair membraan

Het celmembraan is de structuur die de intracellulaire ruimte afbakent van de externe omgeving. Het is een semi-permeabel membraan, van ongeveer 8 nm, lipide van aard, vergelijkbaar in samenstelling met die van andere bacteriën en dat verschilt van het eukaryote membraan omdat het sterolen heeft, terwijl het bacteriële membraan dat niet heeft.

Cytoplasma

Het is de celinhoud die wordt afgebakend door het cytoplasmatische membraan en die ribosomen, nucleoïden en verschillende macromoleculen in suspensie bevat.

Ribosomen

Bij gramnegatieve bacteriën kunnen ribosomen afzonderlijk voorkomen in het cytoplasma, in groepen of in ketens die zijn geassocieerd met boodschapper-RNA, polyribosomen genaamd.

Bacterieel DNA

Zoals bij alle bacteriën zit bacterieel DNA niet in een kern. Dit genetisch materiaal is opgebouwd uit een dubbele DNA-streng in een cirkelvorm.

Fimbriae of pilis

De fimbriae of pilis zijn draadvormige structuren die voornamelijk worden verspreid op het buitenoppervlak van gramnegatieve bacteriën. Ondanks hun gelijkenis met flagella, worden ze niet gebruikt voor verplaatsing maar voor andere functies, zoals hechten aan gastheerweefsels of voor reproductie.

Capsule

De capsule is een structuur die in elk type bacterie aanwezig kan zijn. Het is geen vitale structuur, omdat het verlies ervan de levensvatbaarheid van de bacteriën niet beïnvloedt, maar het is belangrijk omdat het het organisme beschermt tegen fagocytose. Indien aanwezig, wordt het buiten de celwand aangetroffen.

Het bestaat meestal uit polysacchariden met een slijmachtig uiterlijk. Het vormt voor sommige bacteriën een virulentiefactor.

Sporen

Deze structuren worden vrijwel uitsluitend aangetroffen in Gram-positieve staafjes, behalve in een enkele Gram-negatieve soort (Coxiella burnetti) die ze ook heeft. Ze worden in het lichaam gevormd, daarom worden ze endosporen genoemd en zijn ze zeer resistente structuren tegen ongunstige omgevingsfactoren, evenals tegen straling en chemische desinfectiemiddelen.

Flagellum

Het bacteriële flagellum is een zweepvormige structuur die wordt gebruikt voor beweging. Hun aantal en plaatsing op het bacteriële oppervlak varieert naargelang de soort.

Ziekten

Gram-negatieve bacteriën, met name Enterobacteriaceae en niet-fermentatieve bacteriën, zijn van groot medisch belang omdat ze de veroorzakers zijn van een breed scala aan infectieziekten, waaronder we kunnen noemen:

Urineweginfecties

Gram-negatieve bacteriële urineweginfecties kunnen worden onderverdeeld in twee typen: endogeen en exogeen. Endogene infecties treden op wanneer bacteriën het opstijgende maagdarmkanaal via de urinewegen koloniseren. Exogene komen meestal voor als gevolg van het gebruik van besmette instrumenten tijdens medische zorg.

Deze ziekten kunnen lokale symptomen vertonen, zoals in het geval van cystitis en prostatitis, of integendeel, ze kunnen systemische symptomen vertonen, waaronder koorts en sepsis, zoals kan voorkomen bij pyelonefritis of nierabcessen.

Intra-abdominale infecties

Veel Gram-negatieve bacteriën zijn normale leden van de gastro-intestinale bacteriële flora, zonder enige vorm van ziekte te veroorzaken, maar het zijn opportunistische pathogenen die infecties kunnen veroorzaken als er laesies in het spijsverteringskanaal zijn.

Deze infecties kunnen plaatselijk zijn en beperkt tot de wanden van het maagdarmkanaal, zoals bij diverticulitis of cholecystitis, of ze kunnen zich verspreiden in de buikholte en peritonitis veroorzaken.

Het peritoneum is een membraan dat alle coelomische ingewanden bedekt, dus een infectie van dit membraan kan zich snel naar alle organen verspreiden. Normaal gesproken, wanneer intra-abdominale infectie optreedt, vooral als er abcessen zijn, is een antibioticabehandeling onvoldoende en moeten chirurgische opties worden gebruikt.

Luchtweginfecties

Dit type infectie gaat gepaard met een hoge morbiditeit en mortaliteit. Het komt meestal voor bij ziekenhuispatiënten of degenen die een antibioticabehandeling hebben ondergaan. Ademhalingsaandoeningen veroorzaakt door Gram-negatieve bacteriën zijn onder meer tracheobronchitis en longontsteking.

Andere ziekten

Gramnegatieve bacteriën worden ook in verband gebracht met een grote verscheidenheid aan andere ziekten, waaronder gonorroe, bacteriële meningitis en de meeste ziekenhuisinfecties.

Voorbeelden

Klebsiella pneumoniae

Klebsiella pneumoniae is een staafvormige bacterie die afzonderlijk, in paren, in ketens of in groepen kan worden aangetroffen. Het heeft geen flagellum of sporula, maar het heeft een goed ontwikkelde capsule.

Deze bacterie is een opportunistische ziekteverwekker die in verband wordt gebracht met verschillende ziekenhuisinfecties, die zelfs de dood kunnen veroorzaken. In de afgelopen jaren zijn hypervirulente stammen verschenen die moeilijk te behandelen zijn en geassocieerd zijn met aanzienlijke morbiditeiten en mortaliteit.

Neisseria gonorrhoeae

Deze bacterie is een diplococcus met de aangrenzende zijden van de kokken afgeplat en de hoofdas van elke cel loodrecht op de hoofdas van het paar en heeft in het algemeen capsule en pili op het oppervlak. Het wordt normaal gesproken aangetroffen in polymorfonucleaire lymfocyten. Het is oxidase-negatief en catalase-positief.

Neisseria gonorroe is verantwoordelijk voor de ziekte die bekend staat als gonorroe of blenorroe, een seksueel overdraagbare aandoening.

Morganella morganii

Morganella morganii is een oxidase-negatieve, facultatieve anaërobe bacterie, die de vorm heeft van een rechte staaf, flagellated bij temperaturen onder 30 ° C, maar flagellated bij temperaturen daarboven. Het is een algemeen lid van het darmkanaal van mensen en andere soorten.

Ondanks dat het normaal wordt aangetroffen als commensaal van het spijsverteringskanaal zonder ziekte te veroorzaken, is het een opportunistische ziekteverwekker die onder meer urineweginfecties, bloedvergiftiging, bacteriëmie, diarree, longontsteking, spontane bacteriële peritonitis of Ludwig's angina kan veroorzaken.

Referenties

1. Spectrum van infectieziekten veroorzaakt door gramnegatieve bacteriën. Opgehaald van futurelearn.com
2. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall en BJ McCarthy (1978). Microbiologie. 2e editie. Holt, Rinehart en Winston.
3. Gram-negatieve bacteriën. Op Wikipedia. Opgehaald van en.wikipedia.org
4. C. Lyre. Morganella morganii: kenmerken, ziekten die het kan veroorzaken, behandelingen. Opgehaald van lifeder.com
5. C. Lyre. Klebsiella pneumoniae: kenmerken, morfologie, besmetting en ziekten. Opgehaald van lifeder.com
6. S. Hogg (2005). Essentiële microbiologie. John Wiley & Sons, LTD
7. N. Rodríguez. Gram-negatieve bacteriën: celwand. Opgehaald van parais-sphynx.com