Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из окрашивания по Граму )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Окраска по Граму смешанного Staphylococcus aureus ( S. aureus ATCC 25923, грамположительные кокки, фиолетовый) и Escherichia coli ( E. coli ATCC 11775, грамотрицательные палочки, красный цвет), наиболее распространенных эталонных бактерий, окрашенных по Граму

Окрашивание по Граму или окрашивание по Граму , также называемое методом Грама , представляет собой метод окрашивания, используемый для различения и классификации видов бактерий на две большие группы: грамположительные бактерии и грамотрицательные бактерии . Название происходит от датского бактериолога Ганса Христиана Грама , который разработал эту технику. [1]

Окрашивание по Граму позволяет дифференцировать бактерии по химическим и физическим свойствам их клеточных стенок . Грамположительные клетки имеют толстый слой пептидогликана в клеточной стенке, который сохраняет первичную окраску - кристаллический фиолетовый . Грамотрицательные клетки имеют более тонкий слой пептидогликана, который позволяет кристаллическому фиолетовому вымываться при добавлении этанола. Они окрашивают розовые или красные по контрастирующая , [2] , обычно сафранина или фуксин . Йод Люголяраствор всегда добавляется после добавления кристаллического фиолетового для усиления связи пятна с клеточной мембраной. Окрашивание по Граму почти всегда является первым этапом предварительной идентификации бактериального организма. Хотя окрашивание по Граму является ценным диагностическим инструментом как в клинических, так и в исследовательских целях, не все бактерии могут быть окончательно классифицированы с помощью этого метода. Это дает начало группам с граммовой переменной и грамм-неопределенным.

История [ править ]

Метод назван в честь его изобретателя, датского ученого Ганса Христиана Грэма (1853–1938), который разработал эту технику во время работы с Карлом Фридлендером в морге городской больницы в Берлине в 1884 году. отличать один тип бактерий от другого, но сделать бактерии более заметными на окрашенных участках легочной ткани. [3] Он опубликовал свой метод в 1884 году и включил в свой краткий отчет наблюдение о том, что тифовая палочка не удерживает пятно. [4]

Использует [ редактировать ]

Окраска по Граму Candida albicans из вагинального мазка. Маленькие овальные хламидоспоры имеют диаметр 2-4 мкм .

Окрашивание по Граму - это бактериологический лабораторный метод [5], используемый для дифференциации видов бактерий на две большие группы ( грамположительные и грамотрицательные ) на основе физических свойств их клеточных стенок . [6] [ необходима страница ] Окрашивание по Граму не используется для классификации архей , ранее бывших архейабактериями, поскольку эти микроорганизмы дают сильно различающиеся ответы, которые не соответствуют их филогенетическим группам . [7]

Некоторые организмы являются грамм-переменными (это означает, что они могут окрашивать либо отрицательно, либо положительно); некоторые из них не окрашены ни одним из красителей, используемых в технике Грама, и не видны. В современной лаборатории экологической или молекулярной микробиологии большая часть идентификации выполняется с использованием генетических последовательностей и других молекулярных методов, которые гораздо более специфичны и информативны, чем дифференциальное окрашивание.

Окрашивание по Граму было предложено в качестве такого же эффективного диагностического инструмента, как ПЦР, в одном отчете о первичном исследовании гонореи . [8] [необходим неосновной источник ]

Медицинский [ править ]

См. Также: Патогенные бактерии

Граму проводят на теле жидкости или биопсии , когда инфекция подозревается. Окрашивание по Граму дает результаты намного быстрее, чем культивирование , и особенно важно, когда инфекция может иметь важное значение для лечения и прогноза пациента; примерами являются спинномозговая жидкость при менингите и синовиальная жидкость при септическом артрите . [9] [10]

Механизм окрашивания [ править ]

Окрашенные в фиолетовый цвет грамположительные (слева) и грамотрицательные с розовой окраской (справа)

Грамположительные бактерии имеют толстую сетчатую клеточную стенку из пептидогликана (50–90% клеточной оболочки) и в результате окрашиваются в пурпурный кристаллический фиолетовый, тогда как грамотрицательные бактерии имеют более тонкий слой (10% клеточной оболочки). конверт), поэтому не оставляют пурпурных пятен и окрашиваются в розовый цвет сафранином. Есть четыре основных этапа окрашивания по Граму:

  • Нанесение первичного красителя ( кристаллический фиолетовый ) на закрепленный нагреванием мазок бактериальной культуры. Термофиксация убивает некоторые бактерии, но в основном используется для прикрепления бактерий к предметному стеклу, чтобы они не смывались во время процедуры окрашивания.
  • Добавление йодида , который связывается с кристаллическим фиолетовым и удерживает его в клетке.
  • Быстрое обесцвечивание этанолом или ацетоном
  • Контрастный с сафранином . [11] Карбол фуксин иногда заменяют сафранином, поскольку он более интенсивно окрашивает анаэробные бактерии, но он реже используется в качестве контрастного красителя. [12]
Резюме окраски по Граму
ПрименениеРеагентЦвет ячейки
ГрамположительныйГрамотрицательный
Первичный красителькристально-фиолетовыйфиолетовыйфиолетовый
Захватывающий агентйодфиолетовыйфиолетовый
Обесцвечивающее средствоспирт / ацетонфиолетовыйбесцветный
Счетчик пятенсафранин / карбол фуксинфиолетовыйрозовый

Кристаллический фиолетовый (CV) диссоциирует в водных растворах на CV+
и хлорид ( Cl-
) ионы. Эти ионы проникают через клеточную стенку как грамположительных, так и грамотрицательных клеток. CV+
ion взаимодействует с отрицательно заряженными компонентами бактериальных клеток и окрашивает клетки в пурпурный цвет. [13]

Йодид ( I-
или я-
3) взаимодействует с резюме+
и образует большие комплексы кристаллического фиолетового и йода (CV – I) во внутреннем и внешнем слоях клетки. Йод часто называют протравой , но он является улавливающим агентом, который предотвращает удаление комплекса CV – I и, следовательно, окрашивает клетку. [14]

Когда добавляется обесцвечивающее средство, такое как спирт или ацетон, оно взаимодействует с липидами клеточной мембраны. [15] Грамотрицательные клетки теряют свою внешнюю липополисахаридную мембрану, а внутренний пептидогликановый слой остается открытым. Комплексы CV – I вымываются из грамотрицательной клетки вместе с внешней мембраной. [16] Напротив, грамположительные клетки обезвоживаются в результате обработки этанолом. Большие комплексы CV – I оказываются захваченными грамположительной клеткой из-за многослойной природы ее пептидогликана. [16] Этап обесцвечивания имеет решающее значение и должен быть правильно рассчитан; окраска кристаллического фиолетового удаляется как с грамположительных, так и с отрицательных клеток, если обесцвечивающий агент остается на слишком долгое время (в течение нескольких секунд). [17]

После обесцвечивания грамположительная клетка остается пурпурной, а грамотрицательная клетка теряет пурпурный цвет. [17] Контркрашивание, которое обычно представляет собой положительно заряженный сафранин или основной фуксин, наносится последним, чтобы придать обесцвеченным грамотрицательным бактериям розовый или красный цвет. [2] [18] И грамположительные, и грамотрицательные бактерии принимают контрастное пятно. Однако контрастное окрашивание не видно на грамположительных бактериях из-за более темного кристаллического фиолетового пятна.

Примеры [ править ]

Грамположительные бактерии [ править ]

Основная статья: грамположительные бактерии

Грамположительные бактерии обычно имеют единственную мембрану ( монодерму ), окруженную толстым пептидогликаном. Этому правилу следуют два типа: Firmicutes (за исключением классов Mollicutes и Negativicutes ) и Actinobacteria . [6] [19] Напротив, представители Chloroflexi (зеленые несернистые бактерии) являются монодермами, но обладают тонким или отсутствующим (класс Dehalococcoidetes ) пептидогликаном и могут окрашивать отрицательно, положительно или неопределенно; Члены Deinococcus-Thermus группы пятен являются положительными , но diderms с толстым пептидогликана. [6] [страница ][19]

Исторически грамположительные формы составляли тип Firmicutes - название, которое сейчас используется для самой большой группы. Он включает многие известные роды, такие как Lactobacillus, Bacillus , Listeria , Staphylococcus , Streptococcus , Enterococcus и Clostridium . [20] Он также был расширен за счет включения Mollicutes, бактерий, таких как Mycoplasma и Thermoplasma, которые не имеют клеточных стенок и поэтому не могут быть окрашены по Граму, но происходят из таких форм. [21]

У некоторых бактерий есть клеточные стенки, которые особенно хорошо удерживают пятна. Они будут казаться положительными при окрашивании по Граму, даже если они не имеют близкого родства с другими грамположительными бактериями. Эти бактерии называются кислотоустойчивыми , и их можно отличить от других грамположительных бактерий только с помощью специальных процедур окрашивания . [22]

Грамотрицательные бактерии [ править ]

Основная статья: грамотрицательные бактерии

Грамотрицательные бактерии обычно имеют тонкий слой пептидогликана между двумя мембранами ( дидерм ). [23] Липополисахарид (ЛПС) является наиболее распространенным антигеном на поверхности клеток большинства грамотрицательных бактерий, составляя до 80% внешней мембраны E. coli и Salmonella . [24] Большинство бактериальных типов являются грамотрицательными, включая цианобактерии , зеленые серные бактерии и большинство протеобактерий (за исключением некоторых представителей Rickettsiales и насекомых-эндосимбионтов Enterobacteriales ).[6] [ необходима страница ] [19]

Грамотрицательные и грамотрицательные бактерии [ править ]

Некоторые бактерии после окрашивания красителем по Граму дают картину с грамм-переменной: видна смесь розовых и пурпурных клеток. [16] [25] В культурах Bacillus, Butyrivibrio и Clostridium уменьшение толщины пептидогликана во время роста совпадает с увеличением количества клеток, окрашивающих грамотрицательные. [25] Кроме того, у всех бактерий, окрашенных с помощью окрашивания по Граму, возраст культуры может влиять на результаты окрашивания. [25]

Грамотрицательные бактерии не реагируют предсказуемо на окрашивание по Граму и, следовательно, не могут быть определены как грамположительные или грамотрицательные. Примеры включают многие виды Mycobacterium , включая Mycobacterium bovis , Mycobactrium leprae и Mycobacterium tuberculosis , последние два из которых являются возбудителями проказы и туберкулеза, соответственно. [26] [27] Бактерии рода Mycoplasma не имеют клеточной стенки вокруг своих клеточных мембран , [9] , который означает , что они не окрашивают по методу Грама и устойчивы к антибиотикам , что синтез целевой клеточной стенки. [28][29]

Орфографическое примечание [ править ]

Термин « окрашивание по Граму» происходит от фамилии Ганса Христиана Грама ; эпоним (Gram) поэтому капитализируются , но не нарицательным (пятно) , как это обычно для научных терминов. [30] Начальные буквы грамположительных и грамотрицательных , которые являются одноименными прилагательными , могут быть либо заглавной G, либо строчной буквой g , в зависимости от того, какое руководство по стилю (если таковое имеется) регулирует составляемый документ. Строчные буквы используются Центрами по контролю и профилактике заболеваний США и другими стилями, такими как стиль AMA . [31]Словари могут использовать нижний регистр, [32] [33] верхний регистр, [34] [35] [36] [37] или оба. [38] [39] Грамположительные или грамотрицательные символы в верхнем регистре также распространены во многих статьях и публикациях научных журналов . [39] [40] [41] Когда статьи отправляются в журналы, каждый журнал может применять или не применять собственный стиль к постпринтной версии. Версии препринта содержат тот стиль, который использовал автор. Даже режимы стиля, в которых прилагательные грамположительные и прилагательные используются строчными буквами.грамотрицательные по- прежнему обычно используют заглавную букву для окраски по Граму .

См. Также [ править ]

  • Структура бактериальной клетки
  • Пятно Циля – Нильсена

Ссылки [ править ]

  1. ^ Colco, R. (2005). «Окрашивание по Граму». Текущие протоколы в микробиологии . 00 (1): Приложение 3C. DOI : 10.1002 / 9780471729259.mca03cs00 . ISBN 978-0471729259. PMID  18770544 .
  2. ^ а б Беверидж, TJ; Дэвис, Дж. А. (ноябрь 1983 г.). «Клеточные ответы Bacillus subtilis и Escherichia coli на окраску по Граму» . Журнал бактериологии . 156 (2): 846–58. DOI : 10.1128 / JB.156.2.846-858.1983 . PMC 217903 . PMID 6195148 .  
  3. ^ Австриец, Р. (1960). «Окраска по Граму и этиология крупозной пневмонии, историческая справка» . Бактериологические обзоры . 24 (3): 261–265. DOI : 10.1128 / MMBR.24.3.261-265.1960 . PMC 441053 . PMID 13685217 .  
  4. ^ Грамм, Ганс Христиан (1884). "Über die isolierte Färbung der Schizomyceten in Schnitt- und Trockenpräparaten". Fortschritte der Medizin (на немецком языке). 2 : 185–189..
    Английский перевод: Brock, TD (1999). Вехи в микробиологии 1546–1940 (2-е изд.). ASM Press. С. 215–218. ISBN 978-1-55581-142-6.
    Перевод также находится по адресу: Brock, TD "Pioneers in Medical Laboratory Science: Christian Gram 1884" . HOSLink.com . Проверено 27 июля 2010 года .
  5. ^ Райан, KJ; Рэй, CG, ред. (2004). Шеррис Медицинская микробиология (4-е изд.). Макгроу Хилл. стр. 232f. ISBN 978-0838585290.
  6. ^ а б в г Мэдиган, штат Монтана; Мартинко, Дж .; Паркер, Дж. (2004). Брок Биология микроорганизмов (10-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN 978-0-13-066271-2.
  7. Перейти ↑ Beveridge, TJ (2001). «Использование окраски по Граму в микробиологии». Биотехника и гистохимия . 76 (3): 111–118. DOI : 10.1080 / 714028139 . PMID 11475313 . 
  8. ^ Эль-Гарналь, АХ; Аль-Отайби, SR; Alshamali, A .; Abdulrazzaq, A .; Najem, N .; Фузан, AA (2009). «Полимеразная цепная реакция не лучше, чем окраска по Граму для диагностики гонококкового уретрита» . Индийский журнал дерматологии, венерологии и лепрологии . 75 (1): 101. DOI : 10,4103 / 0378-6323.45243 . PMID 19177703 . 
  9. ^ a b Райан KJ, Рэй CG (редакторы) (2004). Шеррис Медицинская микробиология (4-е изд.). Макгроу Хилл. С. 409–12. ISBN 978-0-8385-8529-0.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  10. ^ Søgaard, M .; Nørgaard, M .; Шёнхейдер, Х. (2007). «Первое уведомление о положительных посевах крови: высокая точность отчета о окрашивании по Граму» . Журнал клинической микробиологии . 45 (4): 1113–1117. DOI : 10.1128 / JCM.02523-06 . PMC 1865800 . PMID 17301283 .  
  11. ↑ Black, Jacquelyn G. (1993). Микробиология: принципы и исследования . Прентис Холл. п. 65.
  12. ^ "Медицинская химическая корпорация" . Med-Chem.com . Проверено 9 марта +2016 .
  13. ^ Лебоффе, Майкл (2014). Теория и применение лаборатории микробиологии (3-е изд.). Энглвуд, Колорадо: Morton Publishing Company. п. 105. ISBN 978-1617312809.
  14. ^ «Теория пятен - какой протравы не является» . StainsFile.info . Архивировано из оригинала 9 марта 2016 года . Проверено 9 марта +2016 .
  15. ^ "Окраска по Граму" . Microbugz . Общественный колледж Остина . Проверено 26 мая 2017 .
  16. ^ a b c Тим, Сэндл (21 октября 2015 г.). Фармацевтическая микробиология: основы обеспечения качества и контроля качества . ISBN 9780081000229. OCLC  923807961 .
  17. ^ a b Харди, Джей; Мария, Санта. "Удачное пятно Грама" (PDF) . Диагностика Харди .
  18. ^ Дэвис, JA; Андерсон, Г.К .; Беверидж, Т.Дж.; Кларк, ХК (ноябрь 1983 г.). «Химический механизм окрашивания по Граму и синтез нового электронно-непрозрачного маркера для электронной микроскопии, который заменяет йодную протраву красителя» . Журнал бактериологии . 156 (2): 837–845. DOI : 10.1128 / JB.156.2.837-845.1983 . PMC 217902 . PMID 6195147 .  
  19. ^ a b c Бреннер, Дон Дж .; Krieg, Noel R .; Стейли, Джеймс Т. (26 июля 2005 г.) [1984]. Гаррити, Джордж М. (ред.). Вступительные очерки . Руководство Берджи по систематической бактериологии. 2А (2-е изд.). Нью-Йорк: Спрингер. п. 304. ISBN 978-0-387-24143-2. Британская библиотека № GBA561951.
  20. Перейти ↑ Galperin, Michael Y. (27 декабря 2013 г.). «Геномное разнообразие спорообразующих фирмикутов» . Спектр микробиологии . 1 (2). DOI : 10.1128 / microbiolspectrum.tbs-0015-2012 . ISSN 2165-0497 . PMC 4306282 . PMID 26184964 .   
  21. ^ Хашем, Хэмс Х. "Практическая медицинская микробиология" . Университет Аль-Кадисия .
  22. ^ "Кислотостойкое пятно" . www2.Highlands.edu . Колледж Джорджии Хайлендс. Архивировано из оригинала на 10 июня 2017 года . Проверено 10 июня 2017 .
  23. ^ Megrian D, Таиб N, Witwinowski Дж, Gribaldo S (2020). «Одна или две мембраны? Diderm Firmicutes бросает вызов грамположительному / грамотрицательному разделению» . Молекулярная микробиология . 113 (3): 659–671. DOI : 10.1111 / mmi.14469 . PMID 31975449 . S2CID 210882600 .  
  24. Перейти ↑ Avila-Calderón ED, Ruiz-Palma MD, Contreras-Rodríguez A (2021). "Везикулы наружной мембраны грамотрицательных бактерий: взгляд на биогенез" . Границы микробиологии . 12 : 557902. дои : 10,3389 / fmicb.2021.557902 . PMC 7969528 . PMID 33746909 .  
  25. ^ a b c Беверидж, Терри Дж. (март 1990 г.). «Механизм вариабельности грамма у избранных бактерий» . Журнал бактериологии . 172 (3): 1609–1620. DOI : 10.1128 / jb.172.3.1609-1620.1990 . PMC 208639 . PMID 1689718 .  
  26. ^ Блэк, Жаклин (2012). Микробиология: принципы и исследования (8-е изд.). Джон Вили и сыновья. п. 68. ISBN 978-0-470-54109-8.
  27. ^ Reynolds, J .; Мойес, РБ; Breakwell, DP (2009). «Приложение 3». Дифференциальное окрашивание бактерий: Кислотостойкое окрашивание . Текущие протоколы в микробиологии . Приложение 3. С. H. doi : 10.1002 / 9780471729259.mca03hs15 . ISBN 978-0471729259. PMID  19885935 . S2CID  45685776 .
  28. ^ Ли EH, зима HL, ван Dijl JM, Metzemaekers JD, Арендс JP (декабрь 2012). «Диагностика и антимикробная терапия менингита Mycoplasma hominis у взрослых». Международный журнал медицинской микробиологии: IJMM . 302 (7–8): 289–92. DOI : 10.1016 / j.ijmm.2012.09.003 . PMID 23085510 . 
  29. Перейти ↑ Gautier-Bouchardon AV (июль 2018). «Устойчивость к противомикробным препаратам Mycoplasma spp». Спектр микробиологии . 6 (4): 425–446. DOI : 10.1128 / microbiolspec.ARBA-0030-2018 . ISBN 9781555819798. PMID  30003864 .
  30. ^ Waddingham, Энн (28 августа 2014). Правила Нового Харта: Руководство по стилю Оксфорда . Издательство Оксфордского университета. п. 105. ISBN 978-0199570027.
  31. ^ «Предпочтительное использование» . Руководство по стилю журнала новых инфекционных заболеваний . Центры по контролю и профилактике заболеваний .
  32. ^ "Иллюстрированный медицинский словарь Дорланда" (32-е изд.). Эльзевир . Дата обращения 5 июня 2020 .Используйте такие условия поиска, как gram-negative.
  33. ^ "грамположительный" , Merriam-Webster.com , Encyclopdia Britannica, Inc.
  34. ^ «Грамположительный» . CollinsDictionary.com . HarperCollins.
  35. ^ "Окраска по Граму" . Lexico.com . Издательство Оксфордского университета.
  36. ^ «Грамположительный» . MedicineNet .
  37. ^ "Грамм отрицательный / положительный" . BusinessDictionary.com .
  38. ^ "грамположительный или грамположительный" . Словарь американского наследия . Хоутон Миффлин.
  39. ^ a b «Грамположительный» . Dictionary.com .
  40. ^ Браун, Лиза; Вольф, Джули М .; Прадос-Росалес, Рафаэль; Касадеваль, Артуро (2015). «Через стенку: внеклеточные везикулы в грамположительных бактериях, микобактериях и грибах» . Обзоры природы микробиологии . 13 (10): 620–630. DOI : 10.1038 / nrmicro3480 . PMC 4860279 . PMID 26324094 .  
  41. ↑ Мюллер, Кристен Л. (12 июня 2015 г.). «Обнаружение грамотрицательных бактерий». Наука . 348 (6240): 1218. DOI : 10.1126 / science.348.6240.1218-o .

Внешние ссылки [ править ]

  • Видео о методике окрашивания по Граму