De functie van de celwand
De stevigheid van de bacteriecelwand
De grampositieve celwand
De gramnegatieve celwand
De gramkleuring

De functie van de celwand

De celwand die het protoplasmamembraan omsluit, bepaalt de vorm en stevigheid van de cel. Ze biedt weerstand tegen de osmotische druk welke het cytoplasma uitoefent op de celmembraan. Deze osmotische druk is hoog, 6 atmosfeer bij Gramnegatieve bacteriën en 20 atmosfeer bij grampositieve bacteriën. Zonder celwand zal een bacteriecel uit elkaar knappen.

De stevigheid van de bacteriecelwand

De stevigheid van de (eu)bacteriecelwand wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van mucopeptide, ook wel peptidoglycaan genoemd. Dit mucopeptide bestaat uit lange ketens gevormd door twee aminosuikers N-acetylglucosamine (G) en N-acetylmuraminezuur (M) die elkaar in de keten afwisselen. Deze ketens liggen parallel aan elkaar en zijn onderling verbonden door korte peptide-(aminozuur)bruggen. Zo ontstaat een stevig netwerk, een soort uitwendig skeletje. Archaebacterien hebben een afwijkende celwandstructuur.

Hieronder de ketens verbonden door de peptiden, kenmerkend zijn de peptide dwarsketens die rechtop staan (op het vlak) en verbindingen kunnen vormen met een tweede laag mucopeptide.

Omdat mucopeptide alleen bij bacteriën voorkomt en niet bij andere organismen als mens en dier is het de "achilleshiel" van de bacterie. Stoffen die het mucopeptide kunnen aantasten zijn dan ook specifiek werkende stoffen. Een bekende voorbeeld is het antibioticum penicilline , een stof die de opbouw van het mucopeptide verstoort. Een ander voorbeeld is lysozym, een stof welke wijd verspreid voorkomt in weefsels van organismen, speeksel, traanvocht en in zeer hoge concentraties in het wit van een ei. Lysozym tast ook bestaande bacteriecelwanden aan en zorgt zo voor een afweer (verdediging) tegen bacteriën. In de kaasindustrie wordt lysozym gebruikt ter vervanging van nitriet : het verhindert de groei van Clostridium butyricum, een bacterie die door boterzuurgisting het zogenaamde " laat los" effect  ( scheurvorming) in kaas veroorzaakt.

Bacteriën worden op grond van de eigenschappen van hun celwand ingedeeld in twee groepen, de grampositieve en de gramnegatieve bacteriën.

Deze naam danken ze aan mijnheer Gram die de gramkleuring heeft uitgevonden.

De grampositieve celwand

In de grampositieve celwand worden heel veel lagen mucopeptide gevonden met erg veel peptide-dwarsverbindingen.

In de grampositieve celwand liggen teichonzuren ingebed.

Tevens kan de Grampositieve celwand eiwit bevatten zoals proteïne A bij Staphylococcus aureus, dit eiwit is een voor deze soort specifiek antigen, welke met een bijpassend specifiek antiserum agglutinatie van de cellen veroorzaakt.

Deze specificiteit zorgt bij (melkzuur)bacteriën voor een specifieke gevoeligheid voor bepaalde bacteriofagen

            De gram-negatieve celwand

In de Gramnegatieve celwand ligt slechts één laag mucopeptide met weinig dwarsverbindingen erin. De celwand van een gramnegatieve cel is dan ook kwetsbaarder dan die van een Grampositieve cel.

Aan de buitenkant van het mucopeptide ligt een zogenaamde buitenmembraan een laag bestaande uit fosfolipiden ,  eiwitten en lipopolysaccharide.

Het lipopolysaccharide bestaat uit lipide A, en een keten van koolhydraten waaronder een specifiek gedeelte aan het uiteinde.Deze specifieke keten is binnen één soort zeer variabel van samenstelling en bepaalt de antigene samenstelling van het lipopolysaccharide : de O-antigenen. Deze O-antigenen vormen de basis van de serotypering bij Salmonella. Ook zijn de specifieke aanhechtingsplaats voor bacteriofagen.

Het lipopolysaccharide-deel is giftig en wordt ook wel endotoxine genoemd. Het veroorzaakt koorts en hoofdpijn. Het endotoxine is zeer hittestabiel, het kan beter tegen verhitten als de bacterie zelf en kan dan ook in gesteriliseerd glaswerk voorkomen. Dit is o.a. een probleem bij de bereiding van infuusvloeistoffen , deze moeten op speciale wijze in endotoxinevrij  (pyrogeenvrij) glaswerk bereid worden. 

Door de poriën (eiwitmoleculen) van de buitenmembraan kunnen kleine moleculen door diffusie passeren, grote moleculen hebben transporteiwitten nodig. Door de aanwezigheid van de buitenmembraan zijn gramnegatieve bacteriën minder gevoelig voor penicilline dan grampositieve bacteriën. 

De gramkleuring

Zie voor de uitvoering in : het maken van preparaten 
Hieronder wat er gebeurt tijdens de kleuring

Na het maken van een uitstrijkje zijn de meeste bacterien (van nature) kleurloos.
Hieronder (niet op schaal) een objectglas met bacteriën : 

Vervolgens wordt gekleurd met kristalviolet en een jodiumoplossing wat de bacteriën een paarse kleur geeft:

Geen verschil te zien, nu wordt gespoeld met alcohol, met het volgende resultaat:

De grampositieve cellen hebben de kleurstof na de alcoholspoeling behouden, de gramnegatieve bacteriën zijn ontkleurd.Tot slot worden de gramnegatieve cellen met een roze kleurstof beter zichtbaar gemaakt:

Verklaring van het kleurverschil:

Het verschil in celwandstructuur is er de oorzaak van dat bij de gramkleuring een Grampositieve cel de eerste (paarse) kleurstof vasthoudt tijdens het spoelen met alcohol, terwijl de gramnegatieve bacterie hierdoor ontkleurd wordt :

Alternatieven voor de gramkleuring waarbij geen microscoop nodig hebt (en dus ook de celvorm niet te weten komt) zijn de KOH-methode en de bactident-aminopeptidase-test.

[ Vorige ] [ Start ] [ Volgende ] [ DNA ] [ ribosomen ] [ celmembraan ] [ celwand ] [ kapsel ] [ sporen ] [ reservestoffen ] [ het maken van preparaten ] [ flagellen ] [ de microscoop ]