Н аружная мембрана.
Принципиальные различия между грамположительными и грамотрицательными микроорганизмами выявляются в строении наиболее поверхностных структур. У грамположительных бактерий над пептидогликаном и тейхоевыми кислотами располагается лишь аморфная капсула полисахаридной (крахмалоподобной) природы.
У
грам-отрицательных бактерий поверх
муреиновой стенки располагается так
называемая наружная
мембрана. Этот
слой стенки состоит из белков, фосфолпидов
и липополисахаридов. На ультратонких
срезах бактерий наружная мембрана
сходна о виду с плазматической мембраной.
Наружная мембрана грам-отрицательных бактерий выполняет не только механические, но и важные физиологические функции. Основу внешней мембраны составляет липополисахарид (ЛПС). Молекула ЛПС состоит из трех фрагментов: консервативной структуры - липида А (практически одинакового у всех грамотрицательных бактерий); относительно консервативной олигосахаридной структуры (коровой зоны) и высоковариабельной полисахаридной цепи (О-цепи), имеющей уникальное строение у каждого вида микроорганизмов.
ЛПС грамотрицательных бактерий, прежде всего его фрагмент липид А, играет ключевую роль в патогенезе системной воспалительной реакции, являясь наиболее активным из всех известных стимуляторов продукции противовоспалительных цитокинов (IL-1, IL-6, фактора некроза опухолей). Липополисахаридный слой практически непроницаем для экзогенных гидрофильных соединений, к которым относится большинство питательных веществ (сахаров, аминокислот) и антибиотиков.
М
етаболиты,
которые бактериальной клетке необходимо
абсорбировать или высвободить, должны
иметь возможность без труда пересекать
наружную мембрану. Для обеспечения
процесса переноса у бактерий имеются
трансмембранные каналообразующие
белки, так называемые порины.
Эти белки-тримеры образуют поры,
заполненные водой и проницаемые для
молекул с молекулярной массой до 600 Да
(облегченная или опосредованная
диффузия). В высших организмах
пориноподобные белки найдены в мембранах
митохондрий и хлоропластов.
Гидрофобные соединения (среди антибиотиков к таковым относятся хинолоны, макролиды и тетрациклины) способны диффундировать через липополисахаридный слой. Сравнительно высокомолекулярные антибиотики, такие как гликопептиды, природные пенициллины с трудом проникают через пориновые каналы грамотрицательных бактерий, чем и объясняется природная устойчивость этих микроорганизмов к перечисленным препаратам.
Наружная мембрана плотно прилегает к муреиновому слою и связана с ним липопротеинами. Промежуток между муреином и плазматической мембраной называют периплазматическим пространством. В нем находятся белки (в том числе нуклеазы и протеиназы), периферические белки плазматической мембраны и так называемые связующие белки.
При окраске по Граму считается, что кристаллический фиолетовый более прочно удерживается в гидрофильной области многослойного пептидогликана и тейхоевых кислот грамположительных бактерий и медленнее вымывается при обесцвечивании органическими растворителями, таким образом, при короткой обработке смесью спирта и ацетона синее окрашивание не исчезает. Вымывание же красителя из липофильной наружной мембраны грамотрицательных бактерий происходит очень быстро, в результате чего эти микроорганизмы утрачивают синий цвет, а при обработке сафранином приобретают красное окрашивание. Вполне очевидно, что обесцвечивание является наиболее критичным этапом окрашивания: при длительном обесцвечивании практически любой грамположительный микроорганизм может выглядеть как грамотрицательный.