グラム陽性菌とグラム陰性菌

グラム陰性大腸菌（赤橙）とグラム陽性黄色ブドウ球菌（青紫）の混合培養をグラム染色法で染色したものです。

マイケル・R・フランシスコ/Flickr/CCBY-SA

多くの バクテリア グラム陽性とグラム陰性の 2 つの大きなカテゴリに分類されます。これらのカテゴリは、 細胞壁 成分と反応 グラム染色試験 .が開発したグラム染色法 ハンス・クリスチャン・グラム 、特定の色素や化学物質に対する細胞壁の反応に基づいて細菌を識別します。

グラム陽性菌とグラム陰性菌の違いは、主に細胞壁の組成に関連しています。グラム陽性菌の細胞壁は、大部分が細菌特有の物質で構成されています。 ペプチドグリカン 、またはムレイン。これらの細菌は、グラム染色後に紫色に染色されます。グラム陰性菌は、ペプチドグリカンの薄い層のみを持つ細胞壁と、グラム陽性菌には見られないリポ多糖成分を含む外膜を持っています。グラム陰性菌は、グラム染色後に赤色またはピンク色に染色されます。

グラム陽性菌

の細胞壁 グラム陽性菌 グラム陰性菌の細胞壁とは構造が異なります。細菌の細胞壁の主成分はペプチドグリカンです。 ペプチドグリカン 糖から構成される巨大分子であり、 アミノ酸 織物のように構造的に組み立てられています。アミノ糖成分は、 N-アセチルグルコサミン (NAG) と N-アセチルムラミン酸 (NAM) .これらの分子は、ペプチドグリカンの強度と構造を与えるのに役立つ短いペプチドによって互いに架橋されています。ペプチドグリカンは細菌を保護し、その形状を定義します。

この画像は、グラム陽性菌の細胞壁組成を示しています。 CNX OpenStax / ウィキメディア・コモンズ / CC BY-SA

グラム陽性の細胞壁には、ペプチドグリカンの層がいくつかあります。ペプチドグリカンの厚い層は、 細胞膜 他の分子の付着場所を提供します。厚い層はまた、グラム陽性菌がグラム染色中にクリスタルバイオレット色素のほとんどを保持できるようにし、それらを紫色に見せます.グラム陽性細胞壁には、 テイコ酸 原形質膜からペプチドグリカン細胞壁を通って伸びています。これらの糖含有ポリマーは、細胞の形状を維持するのを助け、適切な細胞分裂に役割を果たします。テイコ酸は、一部のグラム陽性菌が細胞に感染して病気を引き起こすのを助けます.

一部のグラム陽性菌には、追加の成分があります。 ミコール酸 、細胞壁に。ミコール酸は、結核菌などのマイコバクテリアをさらに保護するワックス状の外層を生成します。ミコール酸を持つグラム陽性菌は、顕微鏡観察のために抗酸染色と呼ばれる特別な染色法を必要とするため、抗酸菌とも呼ばれます。

病原性グラム陽性菌は有毒物質の分泌によって病気を引き起こす タンパク質 外毒素として知られています。 外毒素 内で合成されます。 原核細胞 そして細胞外に放出されます。それらは特定の細菌の染みに特有のものであり、体に深刻な損傷を引き起こす可能性があります 臓器と組織 .一部のグラム陰性菌も外毒素を産生します。

グラム陽性球菌

グラム陽性球菌 球形のグラム陽性菌を指します。ヒトとしての役割で知られるグラム陽性球菌の 2 つの属病原体それは ブドウ球菌 と 連鎖球菌 .ブドウ球菌は球形で、分裂すると細胞が塊になって現れます。連鎖球菌細胞は、分裂後に細胞の長い鎖として現れます。グラム陽性球菌の例皮膚を定着させる含む 表皮ブドウ球菌 、 黄色ブドウ球菌 、 と 化膿連鎖球菌 .

黄色ブドウ球菌は、人間や多くの動物の皮膚や粘膜に見られるグラム陽性球菌 (丸い) 細菌です。細菌は通常無害ですが、傷ついた皮膚や詰まった汗腺や皮脂腺で感染が起こり、おでき、膿疱、膿瘍が生じることがあります。 ポール・ガニング/サイエンスフォトライブラリ/ゲッティイメージズ

3 つすべてが通常の一部ですが、人間の微生物叢、それらは特定の条件下で病気を引き起こす可能性があります。表皮ブドウ球菌は厚いバイオフィルムを形成し、埋め込まれた医療機器に関連する感染症を引き起こす可能性があります。 以下のようないくつかの黄色ブドウ球菌株 メチシリン耐性黄色ブドウ球菌 （MRSA）は、抗生物質に耐性を持ち、深刻な病気の発症につながる可能性があります. 化膿連鎖球菌は、連鎖球菌性咽頭炎、猩紅熱、および肉食性疾患を引き起こす可能性があります。

グラム陰性菌

グラム陽性菌のように、 グラム陰性 細菌の細胞壁はペプチドグリカンで構成されています。ただし、ペプチドグリカンは、グラム陽性細胞の厚い層と比較して、単一の薄い層です。この薄い層は最初のクリスタル バイオレット色素を保持しませんが、グラム染色中に対比染色のピンク色を拾います。グラム陰性菌の細胞壁構造は、グラム陽性菌よりも複雑です。原形質膜と薄いペプチドグリカン層の間に位置するのは、ペリプラズム空間と呼ばれるゲル状のマトリックスです。グラム陽性菌とは異なり、グラム陰性菌には 外膜 ペプチドグリカン細胞壁の外側にある層。膜タンパク質、ムレインリポタンパク質は、外膜を細胞壁に付着させます。

この画像は、グラム陰性菌の細胞壁組成を示しています。 CNX OpenStax / ウィキメディア・コモンズ / CC BY-SA

グラム陰性菌のもう一つの特徴は、 リポ多糖（LPS） 外膜上の分子。 LPS は、環境中の有害物質から細菌を保護する大きな糖脂質複合体です。それはまた細菌の毒素（エンドトキシン）であり、体内に入ると炎症や敗血症性ショックを引き起こす可能性があります。 血液 . LPS には、リピド A、コア多糖、および O 抗原の 3 つのコンポーネントがあります。の リピドA コンポーネントは、LPS を外膜に取り付けます。リピド A に結合しているのは、 コア多糖類。 リピドA成分とO抗原の間に位置しています。の O抗原 成分はコア多糖類に付着しており、細菌種によって異なります。有害な細菌の特定の菌株を識別するために使用できます。

グラム陰性球菌

グラム陰性球菌 球形のグラム陰性菌を指します。ナイセリア属の細菌は、ヒトに病気を引き起こすグラム陰性球菌の例です。 髄膜炎菌 はディプロコッカスであり、細胞分裂後も球形の細胞が対になっていることを意味します。 ナイセリア 髄膜炎 細菌を引き起こす髄膜炎また、敗血症やショックを引き起こす可能性があります。

髄膜炎菌は球状のグラム陰性菌で、ヒトに髄膜炎を引き起こします。細菌は通常ペアで見られ、それぞれがパートナーに面する側にくぼんでいます。 健康保護庁/サイエンスフォトライブラリ/ゲッティイメージズ

別のディプロコッカス菌、 淋菌 、性感染症の淋病の原因となる病原体です。 モラクセラ・カタラーリス 子供の耳感染症、上気道感染症、心内膜炎、および髄膜炎を引き起こすグラム陰性双球菌です。 .

グラム陰性 ココバチルス菌 持ってる 細菌の形 球状と棒状の中間の形状です。ヘモフィルス属およびアシネトバクター属の細菌は、重篤な感染症を引き起こす球菌です。 インフルエンザ菌 髄膜炎、副鼻腔感染症、肺炎を引き起こす可能性があります。 アシネトバクター種は、肺炎や創傷感染を引き起こします。

キーポイント: グラム陽性菌とグラム陰性菌

• ほとんどの細菌は、グラム陽性またはグラム陰性に広く分類できます。
• グラム陽性菌は、ペプチドグリカンの厚い層からなる細胞壁を持っています。
• グラム陽性細胞は、グラム染色手順を受けると紫に染まります。
• グラム陰性菌は、ペプチドグリカンの薄い層を持つ細胞壁を持っています。細胞壁には、リポ多糖 (LPS) 分子が付着した外膜も含まれます。
• グラム陰性菌は、グラム染色法を受けるとピンク色に染まります。
• グラム陽性菌とグラム陰性菌の両方が外毒素を産生しますが、グラム陰性菌のみが内毒素を産生します。

追加の参考資料

• Silhavy、T.J.、他。 「細菌細胞エンベロープ」 生物学におけるコールド スプリング ハーバーの展望 、巻。 2、いいえ。 5、2010、doi:10.1101/cshperspect.a000414。
• Swoboda、ジョナサン G.、他。 「ウォールテイコ酸の機能、生合成、および阻害」。 ケムバイオケム 、巻。 11、いいえ。 1、2009 年 6 月、101-1 ページ35–45., doi:10.1002/cbic.200900557.