BACILS GRAM NEGATIUS: CARACTERÍSTIQUES, ESTRUCTURA, TIPUS - BIOLOGIA - 2025

Els bacils Gram negatius (BGN) són bacteris amb forma de vareta que donen negatives a la tinció de Gram. Això es deu a la bioquímica de la seva paret cel·lular. El terme bacteri es refereix a totes les cèl·lules amb característiques de procariotes i que pertanyen a l'domini Bacteri, també denominat Eubacteria.

Els procariotes es caracteritzen per l'absència de nucli i de compartiments envoltats de membrana. Aquesta característica també la posseeixen els membres de l'domini Archaeobacteria, en el qual també hi ha espècies Gram negatives. La paret cel·lular dels membres de tots dos dominis i altres característiques són diferents.

Font: Photo by Eric Erbe, digital colorization by Christopher Pooley, both of USDA, ARS, EMU.

Característiques generals

Les característiques que comparteixen les espècies que són bacils Gram negatius són: 1) tenen forma de bacil; 2) donen negatiu a la tinció de Gram, per la qual cosa apareixen de color vermell. Aquest últim es produeix per l'estructura de la paret cel·lular, la qual és diferent a la dels bacteris Gram positives.

Els bacils Gram negatius difereixen molt entre si pel que fa a la mobilitat (mòbil per flagels; mòbil per lliscament, no mòbil), la nutrició, i la fisiologia (fotótrofo, quimiorganotrofo, capacitat d'usar oxigen, etc.), entre d'altres factors. Per tant, és més senzill precisar les característiques generals de Eubacteria i Archaea.

Mesuren en mitjana 3 micres de llarg i 1 micres d'ample. Poden ser més grans o més petits. No tenen una membrana que envolti a l'ADN, i d'orgànuls com ara mitocondris i cloroplasts.

Posseeixen una paret cel·lular que envolta la membrana plasmàtica. Posseeixen només un cromosoma circular i plasmidis. L'ADN no té introns.

Alguns membres de les Eubacteria són patògens per animals i plantes, mentre que els membres de les Archaeobacteria no són patògens.

Les Eubacteria poden ser sensiblen a antibiòtics (penicil·lina, kanamicina, estreptomicina, etc.), fixar nitrogen, formar càpsules, tenir fotosíntesi dependent de clorofil·la, no posseir un fotosistema amb rodopsina, llevat metanogèniques. La Archaeobacteria són tot el contrari.

Estructura de la paret cel·lular bacteris Gram-negatives

Totes els bacteris Gram-negatives, independentment de la forma de la seva cèl·lula, comparteixen les mateixes característiques estructurals de la paret cel·lular.

La paret cel·lular dels bacteris Gram negatives és una estructura formada per múltiples capes, les quals estan compostes de peptidoglicà. Posseeixen una membrana externa que envolta el peptidoglicà. Entre la membrana externa i la paret cel·lular, hi ha un espai estret anomenat espai periplasmàtic.

La paret cel·lular mesura de 30 Å. Està composta per peptidoglicà (mureïna), el qual està conformat per molècules N-acetilglucosamina (gluNAC) que alternen amb molècules d'àcid N-acetilmurámico (murNAc) i formen cadenes. El peptidoglicà constitueix el 10% de la paret, La resta és membrana externa.

Les cadenes de gluNAC i murNAc estan entrecreuades per tetrapèptids, cadenes de quatre residus d'aminoàcids. Freqüentment, el tercer residu d'aminoàcid, al tetrapèptid, és ácidodiaminopimélico. Dos tetrapèptids formen entre si un enllaç covalent i estan connectats directament amb les cadenes de gluNAC i murNAc.

La membrana externa és una bicapa lipídica que es troba unida covalentment a la capa d'peptidoglicà mitjançant molècules de lipoproteïnes. Aquesta membrana posseeix porinas que formen canals a través de la membrana externa.

Estructura de la paret cel·lular de les Archaea Gram negatives

Des del punt de vista estructural i bioquímic, l'embolcall cel·lular de les Archaea difereix molt de la de les Eubacteria. La paret cel·lular de les Archaea posseeix només 10% de peptidoglicà. La membrana externa típicament present en bacteris Gram negatives està absent en les Archaea.

A les Archaea Gram negatives hi ha una capa-S que envolta la membrana plasmàtica. Mentre que les Archaea Gram positives hi ha un embolcall que envolta la capa-S.

En espècies de tots dos dominis, Eubacteria i Archaea, la capa-S està composta de glicoproteïnes, les quals són proteïnes unides, mitjançant enllaços covalents, a carbohidrats. Aquests últims són subunitats repetitives que poden ser lineals o ramificades, constituint de l'1% a l'20% de la massa total de les glicoproteïnes.

Les glicoproteïnes són riques (entre un 40% i 50%) en residus d'aminoàcids hidrofòbics. El seu contingut de cisteïna i metionina és baix. Posseeixen un 10% de lisina, àcid glutàmic i àcid aspàrtic. A causa d'això, la superfície extracel·lular és molt hidrofòbica.

Tipus de bacteris que són bacils Gram negatius

Els bacteris Gram negatives amb forma de bacil es troben en diversos grups taxonòmics. Dins d'un mateix gènere pot haver bacteris Gram negatives que poden tenir formes diferents.

Per exemple: 1) el gènere Chorobium, en el qual es troben els bacteris verd sulfuroses, amb forma de bacils i bastonets corbs; 2) el gènere Pasteurella, que posseeix espècies pleomórficas (de múltiples formes).

Hi ha grups heterogenis, com ara els bacteris lliscants ("gliding bacteri") i els bacteris de l'sofre els membres són en general Gram negatius, i pot tenir forma de bacil, o altres formes.

Els bacteris lliscants són filogenèticament molt diverses, amb diversos mecanismes de motilitat. Són bacils i no tenen flagels. Els bacteris de l'sofre són un grup de microorganismes molt divers que poden ser bacils o bastonets corbs.

Els bacteris fotoautotrofas són Gram negatives i tenen formes diverses, com ara bacils i cocos. Comprenen una única branca filogenètica dins el domini Eubacteria.

Hi ha grups taxonòmics els membres són Gram negatius i en els que la seva única forma és la de bacil, a saber:

Enterobacteris (ordre Enterobacteriales, família Enterobacteriaceae), Pseudomonas (ordre pseudomonadal, classe Gammaproteobacteria), Azotobacter (classe Gammaproteobacteria), i Bacteroides (tall Bacteroidetes, classe Bacteroidia).

Tipus de Arcaheobacterias que són bacils Gram negatius

Els membres de Haloarchaea (Halobacteria) són bacils Gram negatius. Pertanyen a l'ordre Halobacteriales ia la família Halobacteriacea. Aquesta família posseeix 19 gèneres i unes 57 espècies. Les Haloarchaea són un grup monofilètic, és a dir tenen un ancestre exclusiu.

Un grup relativament proper a les Haloarchaea són arqueobacteris metanogènics, que poden ser Gram negatives o Gram positives. Tenen formes variades. Es coneixen aproximadament 160 espècies diferents, pertanyents a 29 gèneres, 14 famílies i sis ordres.

Exemples de bacils Gram negatius en Eubacteria

grup Enterobacterias

Gèneres representatius: Escherichia (gastroenteritis), Enterobacter (poques vegades patogènica), Serratia (poques vegades patogènica), Salmonella (enteritis), Proteus (infecció de l'tracte urinari), Yersinia (plaga), Klebsiella (neumonia). Pertanyen a les gammaproteobacterias.

grup Pseudomonas

Gèneres representatius: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas i Xanthomonas. Poden ser bacils rectes o corbats. Diverses espècies són patògenes d'animals i plantes. Per exemple, Pseudomonas auruginosa és un colonitzador de ferides i cremades.

Grup bacteris oxidants de l'sofre

Gènere representatiu: Thiobacillus. Aquest gènere és el millor conegut dels quimiolitotrofos. Les espècies de Thiobacillus es troben disperses entre les subdivisions (alfa, beta i gamma) de les proteobacterias.

Grup bacteris de l'àcid acètic

Gèneres representatius: Acetobacter i Gluconobacter. Porten a terme l'oxidació incompleta d'alcohols i sucres. Quan el substrat és etanol, formen àcid acètic. Són particularment útils en la indústria productora de begudes alcohòliques.

Grup bacteris fixadors de nitrogen

Gèneres representatius: Azotobacter i Zomonas. Fixen el nitrogen aeròbicament. La majoria pertanyen a les alfa o gammaproteobacterias. Els bacteris de l'gènere Azotobacter són bacils particularment grans.

Grup bacteris hipertermófilas

Gèneres representatius: Thermotoga i Thermodesulfobacterium. Són hipertermófilos bacilares que creixen a temperatures superiors als 70 ºC. S'han aïllat d'hàbitat terrestres, deus i fonts calentes submarins.

Exemples de bacils Gram negatius en Archaea

Halobacterium salinarum

És mòbil, viu en ambients amb alta concentració de sal (> 4 M). Podeu utilitzar la llum com a font d'energia perquè té bacteriorodopsina, una bomba de protons dependent de llum. Aquesta bomba permet captar llum i crear un gradient electroquímic a través de la membrana.

L'energia de el gradient electroquímic és utilitzada per sintetitzar ATP mitjançant la sintasa de l'ATP.

Metanomicrobium movile

És un bacil Gram negatiu. La capa S mostra una organització hexagonal. Les proteïnes de la capa S tenen punts isoeléctricos baixos, la qual cosa indica que són riques en residus d'aminoàcids àcids. El percentatge de residus hidrofòbics és baix.

Viu al rumen d'ovins. Produeix metà via la reducció de diòxid de carboni usant H ₂ o format. No pot metabolitzar acetat, metilaminas o metanol. Exhibeix un pH òptim en l'interval entre 6,5 i 8. Té un paper important en la funció de l'rumen i la nutrició animal.

Bacils Gram negatius que ocasionen malalties

Klebsiella pneumoniae

És un dels agents causants de la pneumònia. K. pneumoniae és un patogen oportunista que infecta el sistema respiratori d'humans i animals. No és mòbil. És un bacil Gram negatiu que produeix una càpsula preponderant, la qual cosa la protegeix contra fagocitosi.

Pseudomonas aeruginosa

És un bacil Gram negatius. Produeix malalties com ara infeccions de l'tracte urinari i l'oïda. Colonitza ferides i cremades a la pell. En determinades condicions, produeix una biopel·lícula polisacárida per establir una comunitat bacteriana i protegir-la de el sistema immune.

Haemophilus

Són bacils Gram negatius petits i, algunes vegades, pleomorfos. Hi ha diverses espècies associades a malalties en els humans, com ara H. influenzae (pneumònia), H. aegyptius (conjuntivitis), H. Ducrey (chancroide), i H. parainfluenzae (bacterièmia i endocarditis).

Legionella

Són bacils Gram negatius prims i pleomorfos. Són paràsits intracel·lulars. Es multipliquen en els macròfags alveolars. Produeix pneumònia i infeccions esporàdiques, epidèmiques i nosocomials. Legionella pneumophila és responsable d'epidèmies.

Salmonella

Són bacils Gram negatius anerobios facultatius. Poden colonitzar a diversos animals, incloent mamífers, aus i rèptils. La majoria de les infeccions ocorren després de la ingestió d'aliments contaminats, o per la transmissió directa per la via fecal-oral. Ocasiona gastroenteritis.

referències

1. Alcamo, I. 1996. Microbiology. Wiley, Nova York.
2. Barton, LL 2005. Structural and functional relationships in Prokaryotes. Springer, Nova York.
3. Bauman, BW 2012. Microbiology with diseases by body system. Pearson, Boston.
4. Black, JG 2008. Microbiology: principles and exploration. Wiley, Nova York.
5. Garrett, RA, Klenk, HP 2007. Archaea. Blackwell, Londres.
6. Hogg, S. 2005. Essential microbiology. Wiley, Chichester.
7. Kates, M., Kushner, DJ, Matheson, AT 1993. The biochemistry of Archaea (Archaeobacteria). Elsevier, Amsterdam.
8. Madigan, MT, Martinko, JM, Parker, J. 2004. Brock: biologia dels microorganismes. Pearson, Madrid.
9. Murray, PR, Rosenthal, KS, Pfaüer, MA 2006. Microbiologia mèdica. Elsevier, Madrid.