Все известные бактерии по способности окрашиваться по методу Грама делятся на положительных и отрицательных. Это разделение зависит от особенностей строения и окраски их клеточной стенки.
Метод позволяет разделить все виды в зависимости от плотности строения наружной оболочки клетки микроорганизма на:
- более устойчивых к воздействию окружающей среды, влиянию антибиотиков;
- менее устойчивых.
Открытие метода и его важность для микробиологической науки
Первым ученым, предположившим, что некоторые методы, ранее используемые только в ботанике, могут использоваться в микробиологии, был Роберт Кох.
В 1884 г. Кристиан Грам, датский биолог, специализирующийся на окраске тканей, впервые попробовал метод дифференцирующей окраски.
Открытие позволило разделить все существующие виды микроорганизмов на грамположительные и грамотрицательные, что послужило толчком для новой ступени развития науки в области микробиологических исследований. Это также дало возможность выявлять устойчивость патогенных видов к лекарственным препараты, предугадывать их поведение, а что самое главное – разрабатывать антибиотики нового поколения, способные победить болезнь.
Врачи отмечают, что различие между положительно и отрицательно окрашенными бактериями по Граму имеет важное значение для диагностики и лечения инфекционных заболеваний. Положительно окрашенные бактерии, такие как стафилококки и стрептококки, имеют толстую клеточную стенку, что делает их более устойчивыми к определенным антибиотикам. Это может затруднить лечение, особенно в случае устойчивых штаммов. В то же время, отрицательно окрашенные бактерии, например, кишечная палочка и сальмонелла, обладают тонкой клеточной стенкой и внешней мембраной, что делает их более восприимчивыми к некоторым антибиотикам, но также позволяет им легче избегать иммунного ответа. Врачи подчеркивают, что понимание этих отличий помогает в выборе адекватной терапии и повышает шансы на успешное выздоровление пациентов.
Строение клеточной стенки
Оболочка любой бактерии состоит из специального вещества – муреина. Его молекула представляет собой цепи полисахаридов, расположенных параллельно. Полисахариды, в свою очередь, связаны между собой цепями аминокислот, расположенных перекрестно.
Данная связь обуславливает крепкость, упругость оболочки, ее способность держать форму. Своеобразная плетеная сетка является защитой внутреннего слоя микроорганизма от действия разрушающих факторов, препятствует попаданию внутрь воды. При этом просветы между цепочками позволяют клетке поглощать питательные вещества, словно поры.
У положительных по Граму микроорганизмов оболочка толще, прочнее, что обусловлено включением в ее состав белка.
У отрицательных видов строение клеточной оболочки значительно сложнее, что позволяет ей быть защищенной от действия таких сред, как слюна, желудочный сок, другие жидкости с содержащимся в них лизоцимом – ферментом, обладающим антибактериальными свойствами. Снаружи более тонкая оболочка окружена пленкой из липидов и полисахаридов – гладким поверхностным слоем.
Сущность метода Грама
Основой метода Грама является принцип разделения бактерий на микроорганизмы со знаками «плюс» и «минус» по Граму, основываясь на разном химическом составе клеточных стенок микроорганизмов.
Для определения грамположительных и грамотрицательных бактерий препарат, нанесенный на стекло тонким равномерным слоем, вначале фиксируют с помощью нагревания над горелкой. Затем окрашивают анилиновым красителем – метиловым фиолетовым. После чего фиксируют йодом, дают подсохнуть и смывают при помощи спирта.
- Грамположительные (Грам +) виды приобретают ярко-синюю окраску.
- Грамотрицательные (Грам –) бактерии обесцвечиваются.
Заключающим этапом является окрашивание препарата контрастным красителем красного цвета, который позволяет получить грамотрицательные микроорганизмы красного или розового цвета. Это обусловлено тем, что краситель не может проникнуть в клетку из-за толстого ее внешнего слоя, окрашивая только поверхность.
Мертвые микробы приобретают более яркую окраску, по сравнению с живыми.
Бактерии, окрашенные по Граму, делятся на положительные и отрицательные, и это различие вызывает множество обсуждений в научном сообществе. Положительно окрашенные бактерии, такие как стафилококки и стрептококки, обладают толстой клеточной стенкой, что делает их более устойчивыми к некоторым антибиотикам. Это свойство воспринимается как положительное, так как такие бактерии могут быть менее патогенными. Однако, с другой стороны, их устойчивость может привести к сложностям в лечении инфекций.
Отрицательно окрашенные бактерии, например, кишечная палочка и сальмонелла, имеют более тонкую клеточную стенку и внешнюю мембрану, что делает их более чувствительными к антибиотикам. Это воспринимается как отрицательная черта, так как они могут быть более агрессивными и вызывать тяжелые инфекции. Тем не менее, их восприимчивость к лекарствам открывает возможности для эффективного лечения. Таким образом, различия в окраске по Граму подчеркивают сложность взаимодействия между бактериями и антибиотиками, вызывая интерес и споры среди исследователей.
Характеристика бактерий, положительных по Граму
Большинство грамположительных бактерий являются патогенными для человека. Это возбудители опасных заболеваний:
- Стрептококк (Streptococcus), вызывающий тонзиллиты, фарингиты, ревматизм.
- Стафилококк (Staphylococcus) – возбудитель заражения крови, кожных гнойных заболеваний.
- Листерия (Listeria), вызывающая листериоз – воспаление мозга.
- Бациллы (Bacillus) – возбудители токсикоинфекций, сибирской язвы.
- Клостридии (Clostridium), вызывающие ботулизм, столбняк, газовую гангрену.
Два последних вида являются спорообразующими анаэробами, остальные не могут образовывать спор. Некоторые способны окрашиваться только в фазе активного роста.
Отрицательные бактерии по Граму
Это полностью обесцвечивающиеся после промывки спиртом бактерии; в результате повторной окраски сафранином приобретают розовый или ярко-красный цвет. Они более устойчивы к антителам, чем виды Грам +.
К грамотрицательным относятся в основном бактерии условно патогенные, способные вызвать воспалительные процессы и иммунный ответ в организме человека при определенных условиях. Их клеточная оболочка, состоящая из липополисахаридного слоя, вызывает синтез цитокинов, что способствует увеличению токсинов в месте локализации воспаления. Впоследствии токсины, разнесенные с кровотоком, отравляющим действием вызывают сильнейшие симптомы интоксикации.
Важная роль метода Грама в диагностике заболеваний
Метод, позволяющий отличить положительные бактерии по Граму и отрицательные, незаменим при исследовании человеческого биологического материала на выявление бактериальной инфекции.
Материал, используемый для диагностики:
- мокрота позволяет классифицировать состав микрофлоры носоглотки, обнаружив возбудителей заболеваний;
- в анализе кала обнаруживают токсины, вырабатываемые грамположительными видами;
- мазок из влагалища дает возможность посчитать процент грамотрицательных и положительных микробов для диагностики бактериальных вагинитов;
- плевральная, синовиальная, перинатальная жидкости также являются достаточно информативными.
Метод, внедренный Кристианом Грамом, позволил науке далеко продвинуться в знаниях о строении микробов, об их защитных механизмах. Он позволил ввести самую верную систему разделения бактерий на положительные и отрицательные, используемую до сих пор для диагностики инфекционных болезней.
Читайте также:
Вопрос-ответ
В чем разница между окрашиванием грамположительных и грамотрицательных бактерий?
Грамположительные бактерии окрашиваются по Граму в лабораторных условиях синим или фиолетовым цветом. У них толстые клеточные стенки. Грамотрицательные бактерии окрашиваются в розовый или красный цвет и имеют тонкие стенки. Они выделяют различные токсины и по-разному воздействуют на организм.
Каковы отличительные признаки грамотрицательных бактерий?
Грамотрицательные бактерии отличаются от грамотрицательных тем, что имеют тонкий слой пептидогликана, окруженный наружной мембраной, содержащей липополисахариды. При окраске по Граму они не удерживают кристаллический violet и окрашиваются в розовый цвет из-за применения сафранина. Кроме того, грамотрицательные бактерии часто обладают большей устойчивостью к антибиотикам и другим химическим веществам благодаря наличию наружной мембраны, которая служит барьером.
Положительное окрашивание по Граму — это хорошо или плохо?
Положительное окрашивание по Граму считается хорошим, так как оно указывает на наличие грамположительных бактерий, которые имеют толстую клеточную стенку и могут быть более чувствительными к определённым антибиотикам. Это помогает в диагностике инфекций и выборе адекватного лечения. Однако важно учитывать, что не все грамположительные бактерии являются патогенными, и их идентификация требует дальнейшего анализа.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные характеристики Грам-положительных и Грам-отрицательных бактерий, такие как структура клеточной стенки и реакция на антибиотики. Это поможет вам лучше понять, как они взаимодействуют с окружающей средой и какие методы лечения могут быть эффективными.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на методы окрашивания, используемые для определения типа бактерий. Понимание процесса окрашивания по Граму, включая использование кристаллического фиолетового, йода, спирта и сафранина, поможет вам правильно интерпретировать результаты микроскопии.
СОВЕТ №3
Не забывайте о значении положительно и отрицательно окрашенных бактерий в медицине и экологии. Знание их роли в инфекционных заболеваниях и биогеохимических циклах может быть полезным для будущих исследований и практического применения.
СОВЕТ №4
Практикуйте работу с микроскопом и окрашиванием бактерий в лабораторных условиях. Это не только укрепит ваши теоретические знания, но и даст вам практические навыки, которые могут быть полезны в научной или медицинской карьере.
