グラム陽性菌とグラム陰性菌

デンマークの科学者ハンス・クリスチャン・グラムは、細胞壁の構造的な違いに基づいて2種類の細菌を区別する方法を考案しました。 彼のテストでは、クリスタルバイオレット色素を保持する細菌は、ペプチドグリカンの厚い層のために保持され、 グラム陽性細菌と呼ばれます。 対照的に、 グラム陰性菌は紫色の色素を保持せず、赤色またはピンク色です。 グラム陽性細菌と比較して、グラム陰性細菌は、細胞壁が貫通できないため、抗体に対してより耐性があります。 これらのバクテリアは、医療から工業用、スイスチーズ生産まで、幅広い用途を持っています。

比較表

グラム陰性菌とグラム陽性菌の比較表
グラム陰性細菌 グラム陽性菌
グラム反応カウンターステイン(サフラニンまたはフクシン)を受け入れるために脱色できます。 赤またはピンクに染まり、無水アルコールとアセトンで洗ったときにグラムの染みが残りません。クリスタルバイオレット染料を保持し、ダークバイオレットまたはパープルを染色します。それらは、絶対アルコールと水で洗浄すると、グラム染色でブルーまたはパープル色のままになります。
ペプチドグリカン層薄い(単層)厚い(多層)
テイコ酸欠席多くの存在
ペリプラズム空間プレゼント欠席
外膜プレゼント欠席
リポ多糖(LPS)含有量高い実質的になし
脂質およびリポタンパク質含有量高(外膜の存在による)低(抗酸菌は脂質がペプチドグリカンに結合している)
べん毛構造基礎体の4つのリング基礎体の2つのリング
生産される毒素主にエンドトキシン主に外毒素
身体的混乱に対する抵抗低い高い
塩基性染料による抑制低い高い
陰イオン性洗剤に対する感受性低い高い
アジ化ナトリウムに対する耐性低い高い
乾燥に対する耐性低い高い
細胞壁の構成セル壁の厚さは70〜120Å(Ångström)です。 二層。 脂質含有量は20〜30%(高)、ムレイン含有量は10〜20%(低)です。セル壁の厚さは100〜120Åです。 単層。 細胞壁の脂質含有量は低く、一方、ムレイン含有量は70〜80%(より高い)です。
メソソームメソソームはそれほど目立ちません。メソソームはより顕著です。
抗生物質耐性抗生物質に対してより耐性があります。抗生物質の影響を受けやすい

染色と識別

グラム陽性(紫色)および陰性(赤色)の細菌を示す歯垢の顕微鏡図

グラム染色テストでは、バクテリアはクリスタルバイオレットで染色された後、脱色液で洗浄されます。 洗浄後にサフラニンやフクシンなどの対比染色を加えると、グラム陰性菌は赤またはピンクに染まり、グラム陽性菌はクリスタルバイオレット色素を保持します。

これは、細菌の細胞壁の構造の違いによるものです。 グラム陽性菌には、グラム陰性菌に見られる外細胞膜がありません。 グラム陽性菌の細胞壁は、クリスタルバイオレット色素の保持に関与するペプチドグリカンを多く含んでいます。

グラム陽性および陰性細菌は、主に細胞壁構造によって区別されます

以下のビデオは、それぞれグラム陽性および陰性細菌の染色を示しています。

ヒトの病因

グラム陽性菌とグラム陰性菌の両方が病原性である可能性があります(病原性細菌のリストを参照)。 細菌の6グラム陽性属は、ヒトに病気を引き起こすことが知られています:連鎖球菌、ブドウ球菌、コリネバクテリウム、リステリア、バチルス、クロストリジウム。 別の3つは植物の病気を引き起こします:レイシバクター、レイフソニア、クラビバクター。

多くのグラム陰性細菌も病原性です(緑膿菌、P菌、クラミジアトラコマチス、ペスト菌など)。 グラム陰性細菌は、その外膜が脂質部分がエンドトキシンとして作用する複合リポ多糖(LPS)を含むため、抗生物質に対する耐性も高くなります。 彼らはまた抵抗をより早く開発します:

グラム陰性菌の多くは、箱から出して、もしそうなら、私たちがそれらを治療するために使用するかもしれない多くの重要な抗生物質に耐性があります。 私たちは、アシネトバクター、シュードモナス、大腸菌のような名前のエージェントについて話している。 これらは、抗生物質に対する耐性を非常に迅速に発達させるという歴史的に非常に良い仕事をしてきた細菌です。 彼らは抗生物質への耐性を開発するために多くの策略を持っているので、彼らはすぐに耐性になり、耐性に大きな挑戦をもたらすことができる薬剤のグループです。 そして、過去10年間に私たちが見たのは、これらのグラム陰性薬剤が、私たちがそれらを治療するために利用できるすべての薬剤に対して非常に急速に耐性を増していることです。

グラム陰性菌のより大きな耐性は、新しい抗生物質の数十年にわたる干ばつ後の2015年初めに発表された、新たに発見されたクラスの抗生物質にも適用されます。 これらの薬剤は、グラム陰性菌には効かない可能性があります。

グラム陽性細菌細胞の構造。

グラム陽性球菌

細菌は、細胞の形状に基づいて、bac菌(棒状)と球菌(球形)に分類されます。

  • クラスター:通常、 黄色ブドウ球菌などのブドウ球菌の特徴
  • 連鎖:通常、肺炎連鎖球菌 、肺炎球菌、B群連鎖球菌などの連鎖球菌に特徴的
  • Tetrad:通常、 Micrococcusの特徴です。

グラム陽性菌は、濃い、細い、または分岐する傾向があります。

非病原性グラム陽性菌の商業的使用

多くの連鎖球菌種は非病原性であり、口、皮膚、腸、および上気道の共生ヒトミクロビオームの一部を形成します。 また、エメンタラー(スイス)チーズの製造に必要な成分です。

コリネバクテリウムの非病原性種は、アミノ酸、ヌクレオチドの工業生産、ステロイドの生物変換、炭化水素の分解、チーズの熟成、酵素の生産などに使用されます。

多くのバチルス種は、大量の酵素を分泌することができます。

  • Bacillus amyloliquefaciensは、天然の抗生物質タンパク質バルナーゼ(リボヌクレアーゼ)、デンプンの加水分解に使用されるアルファアミラーゼ、洗剤に使用されるプロテアーゼスブチリシン、およびDNA研究に使用されるBamH1制限酵素の供給源です。
  • C. thermocellumは、リグノセルロース廃棄物を利用してエタノールを生成できるため、エタノール燃料の生産に使用できる可能性があります。 嫌気性で好熱性であるため、冷却コストが削減されます。
  • ワイズマン生物としても知られているC. acetobutylicumは、火薬とTNTの生産のために1916年に澱粉からアセトンとバイオブタノールを生産するためにChaim Weizmannによって最初に使用されました。
  • ボツリヌス菌は、ボトックス薬に希釈された形で使用される潜在的に致命的な神経毒を生成します。 また、けいれん性斜頸の治療にも使用され、約12〜16週間の緩和を提供します。

嫌気性細菌C. ljungdahliiは、化石燃料またはバイオマスのいずれかの部分燃焼から生成される合成ガス、一酸化炭素と水素の混合物を含む単一炭素源からエタノールを生成できます。

グラム不定およびグラム可変細菌

すべての細菌をグラム染色で確実に分類できるわけではありません。 たとえば、抗酸菌やグラム変数はグラム染色に反応しません。

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