สภาพทั่วไป
แกรมบวกเป็นแบคทีเรียที่สามารถสรุปได้จากชื่อของตัวเองซึ่งเป็นผลบวกต่อคราบแกรมด้วยการเก็บรักษาสีม่วงหลังจากถูกตรวจวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการนี้
ผนังเซลล์ของแบคทีเรีย
ผนังเซลล์แบคทีเรียสามารถนิยามเป็น "ภาชนะบรรจุ" แบบแข็งที่ล้อมรอบเซลล์แบคทีเรียทำให้มีความแข็งแรงและปรับสภาพรูปร่างของมัน
ส่วนประกอบพื้นฐานของผนังเซลล์คือ peptidoglycan (หรือที่เรียกว่า mucopeptide จากแบคทีเรีย หรือ murein )
Peptidoglycan เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยโซ่โพลีแซคคาไรด์เชิงเส้นที่มีความยาวรวมกันโดยการเชื่อมโยงข้ามระหว่างกรดอะมิโนตกค้าง
โพลีแซคคาไรด์โซ่ประกอบด้วยการซ้ำของไดแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยสอง monosaccharides, N-acetylglucosamine (หรือ NAG ) และ N-acetylmuramic กรด (หรือ NAM ), ผูกพันกันด้วย gly-1-glycosidic bond 6
ไดแซ็กคาไรด์จะถูกเชื่อมโยงซึ่งกันและกันด้วยพันธะ glycosidic β-1, 4-type
เชื่อมโยงกับแต่ละโมเลกุลของ NAM เราพบ เพนทาเปปไทด์ (นั่นคือ "หาง" ของกรดอะมิโนห้าตัว) ที่ลงท้ายด้วยกรดอะมิโนสองตัวที่เท่ากันโดยเฉพาะกับ D-Alanine สองโมเลกุล
มันเป็นเทอร์มินัล D-Alanine เหล่านี้อย่างแม่นยำซึ่ง - หลังจากการกระทำของเอนไซม์ transpeptidase - ทำให้เกิดการสร้าง cross-link ภายใน peptidoglycan
อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น transpeptidase กำเนิดพันธะเปปไทด์ระหว่างกรดอะมิโนตัวที่สามของห่วงโซ่โพลีแซคคาไรด์และกรดอะมิโนตัวที่สี่ของห่วงโซ่โพลีแซคคาไรด์แบบขนาน
ฟังก์ชั่น
ผนังเซลล์ไม่เพียง แต่มีบทบาทป้องกันเซลล์แบคทีเรีย แต่ยังควบคุมการขนส่งสารภายใน
ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าหน้าที่หลักของผนังเซลล์คือ:
- ป้องกันการแตกของเซลล์แบคทีเรียโดยผลของแรงดันออสโมติก ในความเป็นจริงบ่อยครั้งที่แบคทีเรียอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อม hypotonic เช่นในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำจำนวนมากและนั่นคือ "เจือจาง" มากกว่าสภาพแวดล้อมภายในของเซลล์แบคทีเรีย ความแตกต่างของความเข้มข้นนี้ทำให้น้ำไหลจากสภาพแวดล้อมภายนอก (ความเข้มข้นน้อยกว่า) เข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย (เข้มข้นขึ้น) ในความพยายามที่จะจับคู่ความเข้มข้นระหว่างสองสภาพแวดล้อม น้ำที่ไม่ผ่านการควบคุมจะทำให้เซลล์แบคทีเรียพองตัวและแตกออกมา
ฟังก์ชั่นของผนังเซลล์นั้นมีความแม่นยำในการต้านทานแรงดันภายนอกของน้ำจึงป้องกันการบวมและการแตกของแบคทีเรีย
- ปกป้องพลาสมาเมมเบรนและสภาพแวดล้อมของเซลล์จากโมเลกุลหรือสารที่เป็นอันตรายต่อจังหวะเดียวกัน
- ควบคุมการป้อนสารอาหารเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย
ทั้งหมดที่ได้รับการอธิบายจนถึงขณะนี้พบได้ทั้งในแกรมบวกและในกำแพงแกรมลบ
อย่างไรก็ตามเนื่องจากจุดประสงค์ของบทความนี้เพื่ออธิบายลักษณะเฉพาะของแบคทีเรียแกรมบวกจะมีการอธิบายเฉพาะลักษณะของผนังเซลล์ของเซลล์หลังเท่านั้นและจะไม่นำมาพิจารณากับผนังของแกรมลบ
ผนังเซลล์แกรมบวก
ในกำแพงแกรมบวกพันธะ peptidic ระหว่างโซ่ polysaccharide ของ peptidoglycan ถูกสร้างขึ้นผ่าน สะพาน Pentaglycin คือสะพานที่ประกอบด้วยโมเลกุลของ glycine (กรดอะมิโน) ห้าโมเลกุล
ผนังเซลล์ของแกรมบวกมีความสม่ำเสมอและค่อนข้างหนา (20-80 นาโนเมตร) ประกอบด้วย peptidoglycan หลายชั้นที่ถูกตัดกันด้วย กรด theoic (โพลิเมอร์ของแอลกอฮอล์และฟอสเฟต)
กำแพงแกรมบวกมีขั้วมากและช่วยให้การซึมผ่านของโมเลกุลน้ำ (เช่นที่ใช้ในคราบแกรมที่จะอธิบายไว้ด้านล่าง) แต่ไม่ใช่สารประกอบที่ไม่ชอบน้ำ
กรัมการย้อมสี
การย้อมสีกรัมเป็นกระบวนการที่คิดค้นและพัฒนาในปี 1884 โดยนักแบคทีเรียชาวเดนมาร์กชื่อ Hans Christian Gram
ขั้นตอนแรกของกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการเตรียมสเมียร์ (เช่นฟิล์มบาง ๆ ของวัสดุที่จะวิเคราะห์) คงที่ร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่งตัวอย่างของแบคทีเรียที่จะถูกวิเคราะห์นั้นถูกวางไว้บนสไลด์และ - ผ่านการใช้ความร้อน - จุลินทรีย์จะถูกฆ่าและติดอยู่บนสไลด์ (การตรึงร้อน) หลังจากเตรียมรอยเปื้อนคุณสามารถดำเนินการต่อกับสีจริง
เทคนิคการย้อมสีแกรมประกอบด้วยสี่ขั้นตอนหลัก
ระยะที่ 1
แถบที่มีรอยเปื้อนร้อนควรใช้ สี ย้อม ไวโอเล็ตคริสตัล (หรือที่รู้จักกันในชื่อสีม่วงเจนเชีย) เป็นเวลาสามนาที ในการทำเช่นนั้นเซลล์แบคทีเรียทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นสีม่วง
ระยะที่ 2
ณ จุดนี้ น้ำยา Lugol (สารละลายน้ำไอโอดีนและโพแทสเซียมไอโอไดด์ที่กำหนดเป็น mordant เพราะมันสามารถแก้ไขสี) ถูกเทลงบนภาพนิ่งและทิ้งไว้ประมาณหนึ่งนาที
วิธีการแก้ปัญหา Lugol เป็นขั้วและเข้าสู่เซลล์แบคทีเรียที่มันตรงกับคริสตัลสีม่วงซึ่งเป็นรูปแบบที่ซับซ้อนชอบน้ำ
เนื่องจากผนังเซลล์ของ Gram-positive เป็นขั้วที่ซับซ้อน hydrophobic crystal-violet-iodine complex ไม่สามารถข้ามได้และยังคงถูกขังอยู่ภายในเซลล์แบคทีเรียเอง
ระยะที่ 3
สไลด์ล้างด้วยสารฟอกขาว (โดยปกติจะเป็นแอลกอฮอล์หรืออะซิโตน) ประมาณยี่สิบวินาที จากนั้นล้างด้วยน้ำเพื่อหยุดการฟอกสี
ในตอนท้ายของขั้นตอนนี้เซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวกจะยังคงมีสีม่วง
ในทางตรงกันข้ามเซลล์แกรมลบจะถูกฟอกขาว นี่เป็นเพราะแอลกอฮอล์โจมตีโครงสร้าง lipopolysaccharide ของเยื่อหุ้มภายนอกที่เป็นแบบฉบับของ Gram-negative และขาดหายไปใน Gram-positive จึงช่วยลดการสูญเสียสีย้อมที่ดูดซึมมาก่อนหน้านี้
ระยะที่ 4
สีย้อมที่สองจะถูกเพิ่มลงในสไลด์ (โดยปกติคือ กรด Fuchsin หรือ Safranin ) และได้รับอนุญาตให้ดำเนินการสักสองสามนาที
ในตอนท้ายของขั้นตอนนี้เซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบที่มีการเปลี่ยนสีในระยะก่อนหน้าจะถือว่าสีที่แตกต่างจากสีชมพูเป็นสีแดง
ประเภทของแบคทีเรียแกรมบวก
กลุ่มแกรมบวกขนาดใหญ่นั้นมีแบคทีเรียหลายสายพันธุ์
ด้านล่างนี้จะแสดงรายการสั้น ๆ ของแบคทีเรียบางตัวที่อยู่ในหมวดหมู่ขนาดใหญ่นี้
Staphylococci (หรือ Staphylococcus)
Staphylococci เป็น cocci (เช่นแบคทีเรียทรงกลม) เป็นของครอบครัว Staphylococcaceae Staphylococci เติบโตโดยวางตัวเองในกลุ่ม
ในบรรดา Staphylococci ที่ก่อโรคชนิดต่าง ๆ เราจำได้ว่า:
- Staphylococcus aureus รับผิดชอบการติดเชื้อต่าง ๆ ของระบบสืบพันธุ์, ของระบบหิมะ, ของผิวหนัง, กระดูก, ข้อต่อ, ระบบหัวใจและหลอดเลือด, ระบบทางเดินหายใจและตา นอกจากนี้การตีนี้ยังรับผิดชอบการติดเชื้อแบบฉวยโอกาสที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์ที่บกพร่องการติดเชื้อแบบฉวยโอกาสแบบ nosocomial (เช่นการติดเชื้อที่ทำสัญญาภายในสถานพยาบาล) และสารพิษจากอาหาร
- Staphylococcus epidermidis รับผิดชอบการติดเชื้อในระบบหัวใจและหลอดเลือด, การติดเชื้อแบบฉวยโอกาสที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายที่มีความบกพร่อง
- Staphylococcus saprophyticus รับผิดชอบการติดเชื้อทางเดินปัสสาวะ
โดยทั่วไปจะใช้ยาปฏิชีวนะต้านเชื้อแบคทีเรียชนิดนี้เช่นเพนิซิลลิน, วานิลคอมซิน, แดปาโตมัยซิน, เซฟาโลสปอรินหรือฟลูออควิโนโลน
Streptococci (หรือ Streptococcus)
Streptococci เป็นมะพร้าวที่เติบโตเป็นคู่หรือก่อตัวเป็นโซ่ Streptococci นั้นสามารถผลิตสารพิษที่สามารถทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดงได้นั่นก็คือพวกมันถูกเติมด้วยกิจกรรมของเม็ดเลือดแดง
Streptococci สามารถแบ่งย่อยตามระดับการแตกของเม็ดเลือดแดงที่เกิด ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะแยกแยะ:
- อัลฟา - hemolytic (หรือα-haemolytic) streptococci ซึ่งทำให้เกิดภาวะเม็ดเลือดแดงแตกบางส่วน;
- Beta-hemolytic (หรือβ-haemolytic) streptococci ซึ่งทำให้เกิดภาวะเม็ดเลือดแดงแตกทั้งหมด
- Gamma-hemolytic (หรือγ-haemolytic) streptococci ที่ไม่ทำให้เกิดภาวะเม็ดเลือดแดงแตก
ในบรรดาเชื้อ Streptococci ที่ทำให้เกิดโรคเราจำได้ว่า:
- Streptococcus pyogenes รับผิดชอบการติดเชื้อในทางเดินหายใจผิวหนังกระดูกข้อต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดต่อมย่อยอาหารและช่องท้อง นอกจากนี้ยังรับผิดชอบการติดเชื้อแบบฉวยโอกาสในโฮสต์ด้วยระบบภูมิคุ้มกันที่ถูกบุกรุก
- Streptococcus agalactiae รับผิดชอบการติดเชื้อในทารกในครรภ์และแรกเกิดของการติดเชื้อของระบบประสาทและระบบทางเดินหายใจ
- Streptococcus pneumoniae รับผิดชอบการติดเชื้อในทางเดินหายใจ, ระบบประสาท, ระบบหัวใจและหลอดเลือด, ต่อมย่อยอาหาร, ช่องท้องและการติดเชื้อแบบฉวยโอกาสที่เกี่ยวข้องกับการด้อยค่าของระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์
มักใช้ยาปฏิชีวนะเบต้าแลคแทมและ macrolide กับสเตรปโตคอกคซี
Clostridia (หรือ Clostridium)
Clostridia เป็น bacilli (เช่นแบคทีเรียรูปทรงกระบอก) ที่ - ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย - สามารถสร้างสปอร์เพื่อความอยู่รอด
ในบรรดา clostridia ที่ทำให้เกิดโรคต่าง ๆ ที่มีอยู่เราจำได้:
- Clostridium difficile การเต้นนี้สามารถเป็นส่วนหนึ่งของเชื้อแบคทีเรียในมนุษย์ปกติและรับผิดชอบการติดเชื้อฉวยโอกาสของระบบทางเดินอาหาร มันเป็นสาเหตุหลักของการอักเสบที่ปลายลำไส้ใหญ่ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในผู้ป่วยที่ได้รับการรักษาเป็นเวลานานและในปริมาณสูงด้วยยาปฏิชีวนะชนิดต่าง ๆ การติดเชื้อ Clostridium difficile มักใช้ยาปฏิชีวนะเช่น metronidazole, chloramphenicol, vancomycin หรือ erythromycin
- Clostridium tetani รับผิดชอบต่อ โรคบาดทะยัก (หรืออาการกระตุกเป็นอัมพาต) โดยทั่วไปจะใช้ metronidazole หรือ benzylpenicillin กับการตีนี้ นอกจากนี้ยังมีวัคซีนป้องกันการติดเชื้อ
- Clostridium botulinum รับผิดชอบต่อ โรคโบทูลิซึม (หรืออัมพาตแบบอ่อน)
Corinebacteria (หรือ Corynebacterium)
Corinebacteria เป็นแบคทีเรียที่อยู่ในตระกูล Corynenacteriaceae
ในบรรดาเลขชี้กำลังของประเภทนี้เราจำ Corynebacterium diphteriae ที่ รับผิดชอบต่อโรคคอตีบผิวหนังและคอตีบหายใจ
ยาปฏิชีวนะมักจะใช้ในการรักษาโรคคอตีบคือ penicillins, cephalosporins, clindamycin และ erythromycin
นอกจากนี้ยังมีวัคซีนป้องกันการติดเชื้อ
แกรมบวกอื่น ๆ
แบคทีเรียแกรมบวกอื่น ๆ ได้แก่ :
- บาซิลลัสแอ นแทรคซิส (รู้จักกันในชื่อโรคแอนแทรกซ์) มีหน้าที่รับผิดชอบในการโจมตีของผิวหนังปอดและระบบทางเดินอาหาร
- Listeria monocytogenes, บาซิลลัสรับผิดชอบต่อการโจมตีของเยื่อหุ้มสมองอักเสบ, โรคไข้สมองอักเสบ, เยื่อหุ้มสมองอักเสบเยื่อหุ้มสมองอักเสบและฝีในสมอง;
- Enterococcus faecium และ Enterococcus faecalis สอง cocci ซึ่งปกติจะอาศัยอยู่ในแบคทีเรียในลำไส้ของมนุษย์ แต่อาจมีความรับผิดชอบในการติดเชื้อฉวยโอกาสในโรงพยาบาลทางเดินปัสสาวะภาวะโลหิตเป็นพิษ
