ลักษณะทั่วไป
แกรมบวกเป็นแบคทีเรียที่สามารถอนุมานได้จากชื่อของพวกเขา ทดสอบบวกสำหรับคราบแกรมที่ยังคงมีสีม่วงหลังจากผ่านการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการดังกล่าวแล้ว
ผนังเซลล์แบคทีเรีย
ผนังเซลล์แบคทีเรียสามารถกำหนดได้ว่าเป็น "ภาชนะ" แบบแข็งที่ล้อมรอบเซลล์แบคทีเรีย ทำให้มีความแข็งแรงและปรับรูปร่าง
องค์ประกอบพื้นฐานของผนังเซลล์คือ peptidoglycan (หรือเรียกอีกอย่างว่า แบคทีเรียเมือกเปปไทด์ หรือ มูริน).
เปปไทโดไกลแคนเป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยสายโซ่โพลีแซ็กคาไรด์แบบเส้นตรงยาว เชื่อมติดกันด้วยการเชื่อมขวางระหว่างสารตกค้างของกรดอะมิโน
สายโซ่โพลีแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยการทำซ้ำของไดแซ็กคาไรด์ ซึ่งประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์สองชนิดคือ N-อะเซทิลกลูโคซามีน (หรือ NAG) และกรด N-acetylmuramic (หรือ นัม) เชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก β-1,6
จากนั้นไดแซ็กคาไรด์จะเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิกชนิด β-1,4
เชื่อมโยงกับแต่ละโมเลกุลของ NAM เราพบว่าa เพนตาเปปไทด์ (กล่าวคือ "หาง" ของกรดอะมิโนห้าตัว) ที่ลงท้ายด้วยกรดอะมิโนที่เท่ากันสองตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ด้วยสองโมเลกุลของ ดี-อะลานีน.
มันคือขั้ว D-Alanines อย่างแม่นยำซึ่งตามการกระทำของเอนไซม์ทรานส์เปปติเดส - ทำให้เกิดการเชื่อมโยงข้ามภายในเปปติโดไกลแคน
อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ทรานส์เปปติเดสทำให้เกิดพันธะเปปไทด์ระหว่างกรดอะมิโนที่สามของสายพอลิแซ็กคาไรด์กับกรดอะมิโนที่สี่ของสายพอลิแซ็กคาไรด์คู่ขนาน
ฟังก์ชั่น
ผนังเซลล์ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่ปกป้องเซลล์แบคทีเรียเท่านั้น แต่ยังควบคุมการขนส่งของสารภายในอีกด้วย
ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าหน้าที่หลักของผนังเซลล์คือ:
- ป้องกันการสลายตัวของเซลล์แบคทีเรียเนื่องจากแรงดันออสโมติก ในความเป็นจริง แบคทีเรียมักอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ต่ำกว่าปกติ กล่าวคือ ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำปริมาณมากและมี "การเจือจาง" มากกว่าสภาพแวดล้อมภายในของเซลล์แบคทีเรีย ความแตกต่างของความเข้มข้นนี้ทำให้น้ำไหลผ่านจาก สภาพแวดล้อมภายนอก (เข้มข้นน้อยกว่า) สู่ภายในเซลล์แบคทีเรีย (เข้มข้นกว่า) เพื่อพยายามทำให้ความเข้มข้นระหว่างสองสภาพแวดล้อมเท่ากัน การเข้าสู่น้ำที่ไม่สามารถควบคุมได้จะทำให้เซลล์แบคทีเรียบวมจนแตกออก (ออสโมติกไลซิส)
ผนังเซลล์ทำหน้าที่ต้านแรงดันน้ำจากภายนอกได้อย่างแม่นยำ จึงป้องกันอาการบวมและการสลายของแบคทีเรีย - ปกป้องพลาสมาเมมเบรนและสภาพแวดล้อมของเซลล์จากโมเลกุลหรือสารที่เป็นอันตรายต่อแบคทีเรียเอง
- ควบคุมการป้อนสารอาหารเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย
ทุกสิ่งที่อธิบายไว้จนถึงตอนนี้สามารถพบได้ทั้งในกำแพงแกรมบวกและกำแพงแกรมลบ
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากบทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อชี้แจงลักษณะเฉพาะของแบคทีเรียแกรมบวก จึงจะอธิบายเฉพาะลักษณะของผนังเซลล์หลังเท่านั้น และจะไม่พิจารณาผนังแกรมลบ
ผนังเซลล์แกรมบวก
ในผนังแกรมบวก พันธะเปปไทด์ระหว่างสายพอลิแซ็กคาไรด์ของเพปทิโดไกลแคนเกิดขึ้นจาก สะพานเพนตาไกลซีนนั่นคือสะพานที่ประกอบด้วยไกลซีนห้าโมเลกุล (กรดอะมิโน)
ผนังเซลล์ของแกรมบวกมีความสม่ำเสมอและค่อนข้างหนา (20-80 นาโนเมตร) ประกอบด้วยชั้น peptidoglycan จำนวนมากที่ตัดกันโดย กรดธีอิก (พอลิเมอร์ของแอลกอฮอล์และฟอสเฟต)
ผนังแกรมบวกมีขั้วมากและยอมให้มีการซึมผ่านของโมเลกุลที่ชอบน้ำ (เช่นที่ใช้ในคราบแกรมซึ่งจะอธิบายไว้ด้านล่าง) แต่ไม่ใช่ของสารประกอบที่ไม่ชอบน้ำ
คราบแกรม
การย้อมสีแกรมเป็นกระบวนการที่คิดค้นและพัฒนาขึ้นในปี พ.ศ. 2427 โดยฮันส์ คริสเตียน แกรม นักแบคทีเรียวิทยาชาวเดนมาร์ก
ขั้นตอนแรกของขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการเตรียมสเมียร์ (เช่น ฟิล์มบางของวัสดุที่จะวิเคราะห์) ที่ตรึงด้วยความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตัวอย่างแบคทีเรียที่จะวิเคราะห์จะถูกวางไว้บนสไลด์ และ - ผ่านการใช้ความร้อน จุลินทรีย์จะถูกฆ่าและปิดกั้นบนตัวสไลด์เอง (การตรึงแบบร้อน) หลังจากเตรียมสเมียร์แล้ว คุณสามารถดำเนินการย้อมสีจริงได้
เทคนิคการย้อมแกรมมีสี่ขั้นตอนหลัก
ขั้นตอนที่ 1
สเมียร์ที่คงความร้อนควรเคลือบด้วยสีย้อม คริสตัลไวโอเล็ต (เรียกอีกอย่างว่า gentian violet) เป็นเวลาสามนาที การทำเช่นนี้ เซลล์แบคทีเรียทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นสีม่วง
เฟส 2
ณ จุดนี้ลา โซลูชันของ Lugol (สารละลายที่เป็นน้ำของไอโอดีนและโพแทสเซียมไอโอไดด์ ถูกกำหนดให้เป็นสีย้อมติด เนื่องจากสามารถแก้ไขสีได้) และทิ้งไว้ให้ออกฤทธิ์ประมาณหนึ่งนาที
สารละลายของ Lugol มีขั้วและแทรกซึมเข้าไปในเซลล์แบคทีเรียซึ่งพบคริสตัลไวโอเลตซึ่งจะสร้างสารเชิงซ้อนที่ไม่ชอบน้ำ
เนื่องจากผนังเซลล์แกรมบวกมีขั้ว สารเชิงซ้อนที่ไม่ชอบน้ำด้วยคริสตัลไวโอเล็ต-ไอโอดีนจึงไม่สามารถข้ามผ่านได้ จึงยังคงขังอยู่ในเซลล์แบคทีเรียเอง
ระยะที่ 3
สไลด์ล้างด้วยสารฟอกขาว (โดยปกติคือแอลกอฮอล์หรืออะซิโตน) ประมาณยี่สิบวินาที หลังจากนั้นล้างด้วยน้ำเพื่อหยุดการทำงานของสารฟอกขาว
เมื่อสิ้นสุดระยะนี้ เซลล์แบคทีเรียแกรมบวกจะคงสีม่วงไว้
เซลล์แกรมลบจะเปลี่ยนสี สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากแอลกอฮอล์โจมตีโครงสร้าง lipopolysaccharide ของเมมเบรนภายนอกตามแบบฉบับของ Gram-negative และไม่มีอยู่ใน Gram-positive จึงอำนวยความสะดวกในการสูญเสียสีย้อมที่ดูดซึมก่อนหน้านี้
ระยะที่ 4
เพิ่มสีย้อมที่สองลงในสไลด์ (โดยปกติ กรดฟูชซิน หรือ safranin) และปล่อยให้มันทำงานสองสามนาที
เมื่อสิ้นสุดระยะนี้ เซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบที่มีการเปลี่ยนสีในระยะก่อนหน้าจะมีสีตั้งแต่สีชมพูจนถึงสีแดง
ชนิดของแบคทีเรียแกรมบวก
กลุ่มแกรมบวกขนาดใหญ่ประกอบด้วยแบคทีเรียหลายชนิด
ด้านล่าง แบคทีเรียบางชนิดที่อยู่ในกลุ่มใหญ่นี้จะแสดงรายการโดยสังเขป
Staphylococci (หรือ Staphylococcus)
Staphylococci คือ cocci (เช่นแบคทีเรียทรงกลม) ซึ่งเป็นของตระกูล Staphylococccaceae. Staphylococci เติบโตเป็นกลุ่ม
ในบรรดาเชื้อ Staphylococci ที่ทำให้เกิดโรคประเภทต่างๆเราจำได้ว่า:
- Staphylococcus aureus, รับผิดชอบการติดเชื้อต่างๆของระบบทางเดินปัสสาวะ, ระบบประสาท, ผิวหนัง, กระดูก, ข้อต่อ, ระบบหัวใจและหลอดเลือด, ทางเดินหายใจและตา นอกจากนี้ การเต้นนี้ยังทำให้เกิดการติดเชื้อฉวยโอกาสที่เกี่ยวข้องซึ่งทำลายระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์ , การติดเชื้อฉวยโอกาสในโรงพยาบาล (เช่น การติดเชื้อภายในสถานบริการสุขภาพ) และอาหารเป็นพิษ
- Staphylococcus epidermidisรับผิดชอบ "การติดเชื้อของระบบหัวใจและหลอดเลือด" การติดเชื้อฉวยโอกาสที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันที่ถูกบุกรุกของโฮสต์และ "การติดเชื้อฉวยโอกาสในโรงพยาบาล
- Staphylococcus saprophyticusรับผิดชอบการติดเชื้อทางเดินปัสสาวะ
โดยทั่วไป ยาปฏิชีวนะเช่น penicillins, vancomycin, daptomycin, cephalosporins หรือ fluoroquinolones ใช้กับแบคทีเรียชนิดนี้
Streptococcus (หรือ Streptococcus)
Streptococci เป็น cocci ที่เติบโตเป็นคู่หรือเป็นโซ่ Streptococci สามารถผลิตสารพิษที่สามารถทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดงได้ กล่าวคือ พวกมันมีกิจกรรมการสร้างเม็ดเลือด
ในทางกลับกัน Streptococci สามารถแบ่งย่อยตามระดับของภาวะเม็ดเลือดแดงแตกที่พวกเขาทำให้เกิด ดังนั้นเราจึงสามารถแยกแยะ:
- Streptococci alpha-haemolytics (หรือ α-haemolytics) ที่ทำให้เกิด "การแตกของเม็ดเลือดบางส่วน;
- Streptococci beta-haemolytics (หรือ β-haemolytics) ที่ทำให้เกิด "การแตกของเม็ดเลือดแดงทั้งหมด;
- Streptococci แกมมาเม็ดเลือด (หรือ γ-haemolytics) ที่ไม่ก่อให้เกิดภาวะเม็ดเลือดแดงแตก
ในบรรดาเชื้อ Streptococci ที่ทำให้เกิดโรคเราจำได้ว่า:
- Streptococcus pyogenes, รับผิดชอบการติดเชื้อของระบบทางเดินหายใจ, ผิวหนัง, กระดูก, ข้อต่อ, ระบบหัวใจและหลอดเลือด, ต่อมย่อยอาหารและช่องท้อง นอกจากนี้ มันยังรับผิดชอบการติดเชื้อฉวยโอกาสในโฮสต์ที่มีระบบภูมิคุ้มกันอ่อนแอ
- Streptococcus agalactiaeรับผิดชอบการติดเชื้อในทารกในครรภ์และทารกแรกเกิดการติดเชื้อของระบบประสาทและระบบทางเดินหายใจ
- Streptococcus pneumoniae, รับผิดชอบการติดเชื้อของระบบทางเดินหายใจ, ระบบประสาท, ระบบหัวใจและหลอดเลือด, ต่อมย่อยอาหาร, ช่องท้องและการติดเชื้อฉวยโอกาสที่เกี่ยวข้องกับการประนีประนอมระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์
โดยปกติยาปฏิชีวนะ beta-lactam และ macrolide จะใช้กับ Streptococci
Clostridia (หรือ Clostridium)
Clostridia เป็นแบคทีเรีย (เช่นแบคทีเรียรูปทรงกระบอก) ซึ่งในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยสามารถสร้างสปอร์เพื่อเอาชีวิตรอดได้
ในบรรดา clostridia ที่ทำให้เกิดโรคต่างๆ ที่มีอยู่ เราจำได้ว่า:
- คลอสทริเดียม ดิฟิไซล์แบคทีเรียนี้สามารถเป็นส่วนหนึ่งของพืชแบคทีเรียของมนุษย์ตามปกติและมีหน้าที่ในการติดเชื้อฉวยโอกาสของทางเดินอาหาร เป็นสาเหตุหลักของอาการลำไส้ใหญ่บวมปลอมซึ่งอาจเกิดขึ้นในผู้ป่วยที่รักษาเป็นเวลานานและรับประทานยาปฏิชีวนะหลายชนิดในปริมาณสูง ป้องกันการติดเชื้อจาก คลอสทริเดียม ดิฟิไซล์มักใช้ยาปฏิชีวนะเช่น metronidazole, chloramphenicol, vancomycin หรือ erythromycin
- Clostridium tetani, รับผิดชอบ บาดทะยัก (หรือเป็นอัมพาตแบบเกร็ง) โดยทั่วไปจะใช้เมโทรนิดาโซลหรือเบนซิลเพนิซิลลินกับจังหวะนี้ มีวัคซีนป้องกันการติดเชื้อด้วย
- คลอสทริเดียม โบทูลินัม, รับผิดชอบ โรคโบทูลิซึม (หรืออัมพาตอ่อนแอ).
Corinebacteria (หรือ Corynebacterium)
Corinebacteria เป็นแบคทีเรียที่อยู่ในตระกูล Corynenacteriaceae.
ในบรรดาเลขชี้กำลังจำนวนมากของประเภทนี้ เราจำ Corynebacterium โรคคอตีบ รับผิดชอบโรคคอตีบทางผิวหนังและโรคคอตีบทางเดินหายใจ
ยาปฏิชีวนะที่มักใช้รักษาโรคคอตีบ ได้แก่ เพนิซิลลิน เซฟาโลสปอริน คลินดามัยซิน และอีริโทรมัยซิน
มีวัคซีนป้องกันการติดเชื้อด้วย
แกรมบวกอื่นๆ
แบคทีเรียแกรมบวกอื่นๆ ได้แก่
- บาซิลลัส แอนทราซิส (เรียกว่าแอนแทรกซ์) รับผิดชอบในการเริ่มมีอาการของโรคแอนแทรกซ์ทางผิวหนัง ปอด และทางเดินอาหาร
- Listeria monocytogenes, บาซิลลัสที่รับผิดชอบในการเริ่มมีอาการเยื่อหุ้มสมองอักเสบ, โรคไข้สมองอักเสบ, โรคไข้สมองอักเสบเยื่อหุ้มสมองอักเสบและฝีในสมอง;
- เอนเทอโรคอคคัส ฟีเซียม และ Enterococcus อุจจาระ, cocci สองอันซึ่งปกติแล้วจะเติมแบคทีเรียในลำไส้ของมนุษย์ แต่อาจเป็นสาเหตุของการติดเชื้อฉวยโอกาสในโรงพยาบาลในทางเดินปัสสาวะ ภาวะโลหิตเป็นพิษ หรือเยื่อบุหัวใจอักเสบ
