BATTERI GRAM NEGATIVI: CARATTERISTICHE, STRUTTURA, MALATTIE - BIOLOGIA - 2025

I batteri Gram negativi sono batteri che non trattengono il colorante violetto cristallino quando viene utilizzata la colorazione Gram. Per questo motivo, si colorano di rosso o rosa tenue, piuttosto che blu o viola come fanno i batteri Gram-positivi. Il colore acquisito dai Gram negativi è dovuto ad un altro colorante che può essere fuchsin o safranina.

La differenza di colorazione è correlata alla natura della parete cellulare in entrambi i gruppi di organismi. Durante la colorazione, il violetto cristallino si lega alla parete cellulare batterica e forma anche un complesso insolubile in acqua con lo iodio contenuto nel lugol (un altro composto utilizzato nella colorazione di Gram).

Batteri rosa Gram negativi. Tratto e modificato da: Microrao.

La parete cellulare dei batteri Gram positivi è di natura spessa e complessa, essendo in grado di trattenere il complesso formato da violetto cristallino e iodio, se trattata con alcool o acetone. La parete cellulare dei batteri Gram negativi è più semplice e non trattiene il violetto cristallino.

Questi batteri sono onnipresenti e sono presenti praticamente in ogni ambiente della terra in grado di sostenere la vita. Il gruppo contiene specie patogene per l'uomo che sono associate a infezioni urinarie, respiratorie e gastrointestinali; alcuni dei quali vengono acquisiti negli stessi centri sanitari (nosocomiali).

Caratteristiche generali

La caratteristica principale di questo gruppo di batteri è che si colorano di rosso o rosa con la tecnica di colorazione Gram. Durante questa tecnica di colorazione differenziale, tutti i batteri si colorano di blu o viola, ma solo quelli Gram positivi sono in grado di mantenere tale colorazione dopo essere stati trattati con alcool o acetone.

Questi batteri hanno due membrane lipidiche, una delle quali rappresentata dalla membrana citoplasmatica e un'altra esterna alla parete cellulare. Si manifesta esclusivamente in quelli Gram negativi ed è generalmente composto da fosfolipidi e lipopolisaccaridi.

La componente lipidica dei lipopolisaccaridi della membrana esterna è nota come lipide A e agisce come un'endotossina che, entrando nel sistema circolatorio, provoca una reazione tossica che può anche innescare uno shock endotossico.

La parete cellulare è composta da peptidoglicani che formano uno strato sottile, e manca di acido teicoico e lipoteicoico, contrariamente a quanto accade in quelli Gram-positivi, che sono composti da più strati di peptidoglicani e presentano entrambi i tipi di acidi. Questi servono per ancorare l'involucro nucleare alla membrana citoplasmatica.

I flagelli dei batteri Gram negativi, quando presenti, hanno quattro anelli di supporto (due per ogni membrana), mentre nei batteri Gram positivi hanno solo due anelli di supporto, poiché hanno una sola membrana.

Struttura

Cellula procariotica media.

Tutti i batteri sono privi di nucleo e il materiale cromosomico non è separato dal citoplasma da una membrana nucleare. I ribosomi sono anche incorporati nel citoplasma.

Un batterio Gram negativo è costituito da due membrane cellulari e una parete cellulare in mezzo. Tra la parete cellulare e la membrana interna c'è il periplasma. Oltre a questo, a volte può presentare flagelli, fimbrie, capsule e in modo molto eccezionale spore.

Parete cellulare

La parete cellulare è composta principalmente da peptidoglicano, un polimero costituito da unità ripetitive di N-acetil glucosamina e acido N-acetilmuramico che formano uno strato sottile.

La membrana esterna è strettamente legata al peptidoglicano e fa parte della parete cellulare dei batteri Gram negativi.

Membrana esterna

La membrana esterna contiene fosfolipidi, lipopolisaccaridi e proteine ​​di membrana. I lipopolisaccaridi sono costituiti dal lipide A (porzione lipidica), dal polisaccaride O e, tra loro, da un'altra catena di polisaccaridi. Il lipide A è immerso nella membrana e il polisaccaride O nella faccia esterna.

Il lipipopolisaccaride (LPS) è un'endotossina, il cui potenziale tossico è dovuto al lipide A. Poiché questo lipide è immerso nella membrana, il suo effetto tossico si manifesta solo quando la cellula batterica viene lisata.

periplasma

Una sostanza gelatinosa composta da acqua e alte concentrazioni di proteine ​​e peptidoglicano. Di grande importanza nel metabolismo energetico dei batteri Gram negativi, si trova tra la parete cellulare e la membrana citoplasmatica (spazio periplasmatico).

Immagine al microscopio (ingrandimento X1000) di batteri Gram-positivi (Staphylococcus aureus, in viola) e Gram-negativi (Escherichia coli, in rosa). Tratto e modificato da: Y tambe.

Membrana cellulare

La membrana cellulare è la struttura che delimita lo spazio intracellulare dall'ambiente esterno. È una membrana semipermeabile, di circa 8 nm, di natura lipidica, simile per costituzione a quella di altri batteri e che si differenzia dalla membrana eucariotica perché quest'ultima ha steroli, mentre quella batterica no.

Citoplasma

È il contenuto cellulare delimitato dalla membrana citoplasmatica e contenente ribosomi, nucleoidi e varie macromolecole in sospensione.

I ribosomi

Nei batteri Gram-negativi, i ribosomi possono presentarsi individualmente nel citoplasma, in gruppi o in catene associate all'RNA messaggero, chiamate poliribosomi.

DNA batterico

Come in tutti i batteri, il DNA batterico non è contenuto all'interno di un nucleo. Questo materiale genetico è costituito da un doppio filamento di DNA di forma circolare.

Fimbrie o pilis

Le fimbrie o pilis sono strutture filiformi distribuite principalmente sulla superficie esterna dei batteri Gram negativi. Nonostante la loro somiglianza con i flagelli, non vengono utilizzati per lo spostamento ma per altre funzioni come l'adesione ai tessuti dell'ospite o per la riproduzione.

Capsula

La capsula è una struttura che può essere presente in qualsiasi tipo di batterio. Non è una struttura vitale, poiché la sua perdita non influisce sulla vitalità dei batteri, ma è importante perché protegge l'organismo dalla fagocitosi. Quando è presente, si trova all'esterno della parete cellulare.

È generalmente costituito da polisaccaridi mucosi. Costituisce un fattore di virulenza per alcuni batteri.

spore

Queste strutture si trovano quasi esclusivamente in bastoncini Gram-positivi, ad eccezione di una singola specie Gram-negativi (Coxiella burnetti) che li possiede anche. Si formano all'interno del corpo, motivo per cui sono chiamate endospore e sono strutture altamente resistenti a fattori ambientali avversi, nonché a radiazioni e disinfettanti chimici.

Flagello

Il flagello batterico è una struttura a forma di frusta che viene utilizzata per il movimento. Il loro numero e disposizione sulla superficie batterica varia a seconda della specie.

Malattie

I batteri Gram negativi, in particolare Enterobacteriaceae e batteri non fermentativi, sono di grande importanza medica in quanto sono gli agenti causali di un'ampia varietà di malattie infettive, tra le quali possiamo citare:

Infezioni del tratto urinario

Le infezioni del tratto urinario batterico Gram-negativo possono essere suddivise in due tipi: endogene ed esogene. Le infezioni endogene si verificano quando i batteri colonizzano il tratto gastrointestinale ascendente attraverso il tratto urinario. Quelli esogeni si verificano generalmente a causa dell'uso di strumenti contaminati durante le cure mediche.

Queste malattie possono presentare sintomi locali, come nel caso della cistite e della prostatite o, al contrario, possono presentare sintomi sistemici che includono febbre e sepsi, come possono verificarsi nella pielonefrite o nell'ascesso renale.

Infezioni intra-addominali

Molti batteri Gram negativi sono membri normali della flora batterica gastrointestinale, senza causare alcun tipo di malattia, tuttavia sono patogeni opportunisti che possono causare infezioni se sono presenti lesioni nel tratto digerente.

Queste infezioni possono essere locali e limitate alle pareti del tratto gastrointestinale, come nella diverticolite o nella colecistite, oppure possono diffondersi nella cavità addominale causando peritonite.

Il peritoneo è una membrana che copre tutti i visceri celomici, quindi un'infezione di questa membrana può diffondersi rapidamente a tutti gli organi. Normalmente quando si verifica un'infezione intra-addominale, soprattutto se ci sono ascessi, il trattamento antibiotico è insufficiente e devono essere utilizzate opzioni chirurgiche.

Infezioni delle vie respiratorie

Questo tipo di infezione è associato a morbilità e mortalità elevate. Generalmente si verifica nei pazienti ospedalieri o in coloro che sono stati sottoposti a trattamenti antibiotici. Le malattie respiratorie causate dai batteri Gram-negativi includono la tracheobronchite e la polmonite.

Altre malattie

I batteri Gram-negativi sono anche associati a un'ampia varietà di altre malattie, tra cui la gonorrea, la meningite batterica e la maggior parte delle infezioni nosocomiali.

Esempi

Klebsiella pneumoniae

La Klebsiella pneumoniae è un batterio a forma di bastoncello, che può essere trovato individualmente, in coppia, in catene o in gruppi. Non ha flagello o sporula, ma presenta una capsula ben sviluppata.

Questo batterio è un patogeno opportunista associato a varie infezioni ospedaliere, che possono persino causare la morte. Negli ultimi anni sono comparsi ceppi ipervirulenti difficili da trattare e associati a morbilità e mortalità significative.

Neisseria gonorrhoeae

Questo batterio è un diplococco con i lati adiacenti dei cocchi appiattiti e l'asse maggiore di ciascuna cellula perpendicolare all'asse maggiore della coppia e generalmente ha capsula e pili sulla sua superficie. Normalmente si trova nei linfociti polimorfonucleati. È ossidasi negativa e catalasi positiva.

La neisseria gonorrea è responsabile della malattia nota come gonorrea o blenorrea, che è una malattia a trasmissione sessuale.

Morganella morganii

Morganella morganii è un batterio anaerobico facoltativo ossidasi negativo, che ha la forma di una bacchetta diritta, flagellato a temperature inferiori a 30 ° C, ma flagellato a temperature superiori a questa. È un membro comune del tratto intestinale dell'uomo e di altre specie.

Nonostante sia normalmente trovato come commensale del tratto digerente senza causare malattie, è un patogeno opportunista che può causare infezioni del tratto urinario, setticemia, batteriemia, diarrea, polmonite, peritonite batterica spontanea o angina di Ludwig, tra le altre malattie.

Riferimenti

1. Spettro delle malattie infettive causate da batteri Gram negativi. Recupero da futurelearn.com
2. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall e BJ McCarthy (1978). Microbiologia. 2a edizione. Holt, Rinehart e Winston.
3. Batteri Gram-negativi. Su Wikipedia. Estratto da en.wikipedia.org
4. C. Lyre. Morganella morganii: caratteristiche, malattie che può causare, trattamenti. Recupero da lifeder.com
5. C. Lyre. Klebsiella pneumoniae: caratteristiche, morfologia, contagio e malattie. Recupero da lifeder.com
6. S. Hogg (2005). Microbiologia essenziale. John Wiley & Sons, LTD
7. N. Rodríguez. Batteri Gram negativi: parete cellulare. Recuperato daparais-sphynx.com