Przeczytaj
Bakterie (w języku greckim baktḗrion oznacza laseczkę) to organizmy jednokomórkowe o prostej budowie i wielkości od 0,2 do kilkudziesięciu mikrometrów (µm). Tworzą królestwo Prokaryota. Stanowią grupę mikroorganizmów bardzo zróżnicowanych i nie są ujęte w jednolity system klasyfikacji. W odróżnieniu od Eukaryota komórki bakterii nie zawierają wydzielonych struktur wewnątrzkomórkowych (organellów), takich jak mitochondria, lizosomy czy chloroplasty. Natomiast ważnym elementem strukturalnym komórek bakteryjnych jest sztywna ściana komórkowa.
Bakterie z rodzaju Mycoplasma są pozbawione ściany komórkowej.
Ściana komórkowa bakterii
Ściana komórkowa to zewnętrzna warstwa komórki bakteryjnej. Podstawowym elementem budującym ścianę komórkową jest mureinamureina (peptydoglikan), która otacza komórkę. Jest to polimer składający się z łańcuchów polisacharydowych połączonych łańcuchami peptydowymi. Ściana komórkowa bakterii pełni funkcję ochronną i odpowiada za kształt komórki.
Bakterie zostały podzielone na dwie grupy: archebakterie (Archaebacteria) i eubakterie (bakterie właściwe, Eubacteria). Ściany komórkowe archebakterii nie zawierają mureiny.
Różnice w budowie ściany komórkowej bakterii wykorzystywane są do ich identyfikacji metodą Grama. Pozwala ona klasyfikować badane drobnoustroje jako bakterie Gram‑dodatnie lub Gram‑ujemne.
Ściana komórkowa bakterii Gram‑dodatnich
Ściana komórkowa bakterii Gram‑dodatnich jest gruba (od 15 do 80 nm), sztywna i ma prostą budowę. W przeciwieństwie do ściany komórkowej bakterii Gram‑ujemnych pozbawiona jest błony zewnętrznejbłony zewnętrznej. Mureina jest gęsto usieciowana i znajdują się w niej kwasy tejchojowekwasy tejchojowe oraz niewielkie ilości białek i lipidów.
Bakterie Gram‑dodatnie barwią się metodą Grama na kolor fioletowy.
Białka na powierzchni ściany komórkowej niektórych szczepów bakterii odpowiadają za ich właściwości chorobotwórcze. Zaliczamy do nich m.in. białko A, które odpowiada za wirulencjęwirulencję i immunogennośćimmunogenność u gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus).
Ściana komórkowa bakterii Gram‑ujemnych
Ściana komórkowa bakterii Gram‑ujemnych ma złożoną budowę i jest cienka (od 2 do 10 nm). Zbudowana jest tylko z jednej warstwy słabo usieciowanej mureiny. U bakterii tych dominującą część ściany tworzy błona zewnętrzna, w której znajdują się fosfolipidy, białka i lipopolisacharydy. Nie występują w niej kwasy tejchojowe.
Bakterie Gram‑ujemne nie barwią się metodą Grama na kolor fioletowy, lecz na inne kolory, np. różowy.
Lipopolisacharyd (LPS) jest charakterystycznym składnikiem ściany komórkowej bakterii Gram‑ujemnych. Nazywa się go endotoksyną, ponieważ może zostać uwolniony do organizmu w wyniku trawienia enzymatycznego komórek bakterii lub działania antybiotyków. Przejawia silne działanie immunogenne i prozapalne. Przyczynia się do powstawania sepsy, czyli zespołu ogólnoustrojowej reakcji zapalnej wywołanej zakażeniem. Sepsa jest jedną z najczęstszych przyczyn śmierci w zakładach intensywnej terapii.
Wybrane cechy charakterystyczne bakterii Gram‑dodatnich i Gram‑ujemnych
Cechy bakterii | Gram‑dodatnie | Gram‑ujemne |
|---|---|---|
mureina | obecna | obecna |
grubość mureiny (nm) | 15–80 | 2–10 |
warstwy mureiny | wielowarstwowa sieć | jednowarstwowa sieć |
błona zewnętrzna | brak | obecna |
kwasy tejchojowe | obecne | brak |
wynik barwienia metodą Grama | fioletowe | różowe |
przedstawiciel | gronkowiec złocisty | pałeczka okrężnicy |
Barwienie bakterii metodą Grama
Christian Hans Gram (1853–1938) był duńskim lekarzem, pracującym na Uniwersytecie w Kopenhadze. W 1884 r. wprowadził metodę barwienia bakterii różnicującego je na bakterie Gram‑dodatnie i Gram‑ujemne.
Barwienie metodą Grama pozwala zidentyfikować bakterie o odmiennych cechach biochemicznych i fizjologicznych (takich jak wrażliwość na antybiotyki i środki dezynfekcyjne), związanych z różnicami w budowie ściany komórkowej.
Etapy barwienia metodą Grama
Metoda Grama polega na barwieniu utrwalonych bakterii za pomocą kolejno fioletu krystalicznegofioletu krystalicznego, płynu Lugolapłynu Lugola i fuksyny zasadowejfuksyny zasadowej (albo safraninysafraniny),
Symulacja przedstawia instrukcję doświadczenia:
Na środek szkiełka opisanego jako „Sa” (Staphylococcus aureus) nanieś pipetą kroplę soli fizjologicznej.
Nanieś pipetą kroplę soli fizjologicznej na środek szkiełka opisanego jako „Ec” (Escherichia coli).
Za pomocą ezy przenieś jedną kolonię bakterii z szalki ze Staphylococcus aureus i delikatnie rozmaż ją w kropli. Przed każdym użyciem ezy i po jej użyciu opal ją nad płomieniem palnika w celu sterylizacji (zniszczenia drobnoustrojów).
Za pomocą ezy przenieś jedną kolonię bakterii z szalki z Escherichia coli i delikatnie rozmaż ją w kropli. Przed każdym użyciem ezy i po jej użyciu opal ją nad płomieniem palnika w celu sterylizacji (zniszczenia drobnoustrojów).
Suchy preparat ze Staphylococcus aureus chwyć pęsetą. Utrwal go w płomieniu palnika, przez trzykrotne przesuwanie szkiełka nad płomieniem. Odłóż preparat i czekaj, aż się ostudzi.
Suchy preparat z Escherichia coli chwyć pęsetą. Utrwal go w płomieniu palnika, przez trzykrotne przesuwanie szkiełka nad płomieniem. Odłóż preparat i czekaj, aż się ostudzi.
Preparat ze Staphylococcus aureus zalej fioletem krystalicznym, odczekaj 60 sekund. Na ten sam preparat nanieś płyn Lugola, odczekaj 30 sekund. Chwyć preparat za brzeg szkiełka i opłucz wodą destylowaną. Opłucz preparat odbarwiaczem. Preparat opłucz wodą destylowaną. Na preparat nanieś fuksynę, odczekaj 30 sekund. Opłucz preparat wodą destylowaną.
Preparat z Escherichia coli zalej fioletem krystalicznym, odczekaj 60 sekund. Na ten sam preparat nanieś płyn Lugola, odczekaj 30 sekund. Chwyć preparat za brzeg szkiełka i opłucz wodą destylowaną. Opłucz preparat odbarwiaczem. Preparat opłucz wodą destylowaną. Na preparat nanieś fuksynę, odczekaj 30 sekund. Opłucz preparat wodą destylowaną.
W wyniku doświadczenia preparat Escherichia coli zabarwił się na niebiesko, preparat Staphylococcus aureus zabarwił się na różowo.
Wynik barwienia zależy od typu ściany komórkowej oraz grubości mureiny. Gruba warstwa mureiny bakterii Gram‑dodatnich efektywnie zatrzymuje nierozpuszczalne w wodzie barwne kompleksy fioletu krystalicznego i jodu (zawartego w płynie Lugola). W przypadku bakterii Gram‑ujemnych barwne kompleksy są skutecznie wymywane przez alkohol z cienkiej warstwy mureiny, dlatego do ich ukazania stosuje się barwnik kontrastowy, np. fuksynę zasadową.
Komórki bakterii Gram‑dodatnich przyjmują kolor fioletowy, a Gram‑ujemnych różowy.
Efekt barwienia metodą Grama
Słownik
podwójna błona fosfolipidowa, charakterystyczna cecha ściany komórkowej bakterii Gram‑ujemnych (G-); składa się z fosfolipidów, białek, lipopolisacharydu (LPS) oraz lipoprotein
barwnik trifenylometanowy; w połączeniu z fioletem metylowym tworzy mieszaninę zwaną fioletem gencjanowym
rozanilina; syntetyczny barwnik zasadowy z grupy barwników triarylometanowych; substancja krystaliczna o metalicznym połysku; jej roztwór wodny ma barwę purpurową
zdolność wywoływania odpowiedzi immunologicznej wynikająca ze swoistej, rozpoznawanej przez limfocyty konfiguracji molekuł
podstawowy element szkieletu ściany komórek bakteryjnych; polimer składający się z ułożonych naprzemiennie łańcuchów N‑acetyloglukozoaminy i kwasu N‑acetylomuraminowego połączonych poprzecznie łańcuchami peptydowymi; biosyntezę mureiny hamują niektóre antybiotyki, np. antybiotyki beta‑laktamowe, do których należy penicylina
organiczne, polimerowe związki chemiczne zbudowane z fosforanu glicerolu, fosforanu glukozy lub fosforanu rybitolu przyłączonego do grup fosforowych
1% roztwór jodu IIndeks dolny 22 w 2% wodnym roztworze jodku potasu KI; stosowany do wykrywania skrobi (w jej obecności roztwór zabarwia się na kolor ciemnoniebieski) oraz w lecznictwie jako zewnętrzny środek odkażający (do płukania gardła i pędzlowania skóry) i wewnętrznie (w chorobach tarczycy, miażdżycy naczyń)
zasadowy barwnik organiczny; trwały, odporny na działanie światła, wody, mydła; używany do farbowania włókien, skóry, papieru
zespół cech umożliwiających drobnoustrojom chorobotwórczym wniknięcie do organizmu gospodarza, przeżycie w nim i namnożenie się; zależą od gatunku bakterii, szczepu bakteryjnego oraz sił odpornościowych zaatakowanego organizmu