البكتيريا مثل الإشريكية القولونية والسالمونيلا والزائفة واليرسنية هي بكتيريا سالبة - لغرام ، بينما المكورات العنقودية، والمكورات العقدية والمكورات المعوية موجبة - لغرام ويعتمد الاختلاف في الاحتفاظ بالصبغة، "كريستال البنفسج" crystal violet)) في محلول الإيثانول (ethanol) على مدى سلامة الغشاء الخارجي للبكتيريا ( الكائنات السالبة - لغرام) أو إذا كان غير كامل ومجزأ (الكائنات الموجبة - لغرام) (ليي وشنيويند 2001 ,Lee and Schneewind نافاري وشنیویند 1999 ,Navarre and Schneewind نيكايدو 1994 ,Nikaido). لكل من البكتيريا السالبة والموجبة - لغرام طبقة الببتيدوغليكان كجزء من تركيب جدار الخلية لها. إن طبقة الببتيدوغليكان عموماً ولحد بعيد أكثر سماكة ومتعددة الطبقات في البكتيريا الموجبة - لغرام . وتتشابك طبقة الببتيدوغليكان، مع خيوط الجليكان والببتيد المتعامدة (orthognal glycan ، الربط - التبادلي (cross-linking) الإنزيمي لخيوط الجليكان، بواسطة عمل إنزيم ترانسغليكوسيلاز (transglycosylase) ، وكذلك خيوط الببتيد بواسطة عمل إنزيم ترانسببتيداز (transpeptidase) . يدخل الربط - التبادلي وصلات ربط تساهمية للشبكة، ويتيح القوة الميكانيكية، كما وتوفر تراكيب الحاجز الرئيسة أمام قوى الضغط  التنافذي الأزموزي) (osmotic pressure) التي قد تقتل البكتيريا. تمنع العديد من المضادّات الحيوية التي تؤثر على جدار الخلية البكتيري، الإنزيمات أو تنحي المواد المشاركة في تجميع الببتيدوغليكان والربط – التبادلي.

لقد وصفت طبقة الببتيدوغليكان السميكة للبكتيريا الموجبة - لغرام بأنها جزيء عضوي سطحي، لعرض الكربوهيدرات والبروتينات في حين أن الغشاء الخارجي هو جزيء السطح العضوي المكافئ لهذا في البكتيريا السالبة - لغرام (ليي وشنيويند 2001 (Lee and Schnewind. إن لكل من البكتيريا السالبة والموجبة - لغرام بروتينات ترتبط بشكل تساهمي مع سلاسل الببتيد (peptide chains) في طبقة الببتيدوغليكان  (برون وهنتكي Braun 1974 and Hantke) . وبعض بروتينات الغشاء الخارجي هذه تعمل كلاصقات (adhesions) للبروتينات المحددة على أغشية الخلية للفقريات، مثل غزو البروتين من اليرسنية السلية الكاذبة (Yersinia pseudotuberculosis)، الذي يرتبط مع بروتينات بيتا 1- إنتجرين (βl-integrine) المنتشرة على الخلايا المضيفة وهو التفاعل المطلوب للاختراق البكتيري إلى الأنسجة اللمفية المعوية (أيسبرج و ليونج 1990 Isberg and Leong). تتصل بروتينات السطح المرتبطة مع طبقة الببتيدوغليكان السميكة في البكتيريا الموجبة - لغرام أثناء التكوين الحيوي بفعل إنزيم سورتاز (sortase).

 إن الغشاء الخارجي للبكتيريا السالبة – لغرام غير متماثل في تكوين الدهن( الشحم)، حيث إن الدهون الفسفورية (phospholipids) موجودة في الطبقة (الوريقة) الداخلية ودهن lipid A) A) هو الدهن الغالب في الطبقة الخارجية (ريتز 1987 ,Raetz) ، مع سلاسل مستضدات O-antigen chains) O) المتغيرة المرتبطة تساهمياً والتي تواجه البيئة الخارجية كسطح كربوهيدرات عالي الإستضاد .

ولطبقة الببتيدوغليكان السميكة في البكتيريا الموجبة - لغرام كذلك بوليمرات (مكثورات) أحماض التيكويك (Polymers of teichoic acid  ) مرتبطة بها الشكل . كما يمكن لكربوهيدرات وبروتينات السطح أن تخدم العديد من الأدوار، ويشمل ذلك الحماية ضد قتل الخلية - المضيفة، تقديم ربيطات (مركبات ترابطية) (ligands) محددة للارتباط بالسطوح الأحيائية واللا أحيائية، ويسهل التحويل بين (interconversion) أشكال خلية الحرق السطحي (singe cell forms) (حيوانات نباتات صغيرة جداً) (planktonic) ومجتمعات القشرة الحيوية الرقيقة (الفلم الحيوي) (biofilm) للبكتيريا. إن البكتيريا الموجبة - لغرام حساسة لبعض المضادات الحيوية التي لا تعمل أو تعمل بشكل ضعيف (مثال : ضد الزائفات pseudomonads) ضد البكتيريا السالبة - الغرام، وهذا الاختلاف يتعلق بقدرة المضادات الحيوية على أن تُعطل بواسطة الحد من أحجام مسام pore sizes)) بروتينات بورین (proteins porin) في الأغشية الخارجية للكائنات السالبة - لغرام) (كوبنك وآخرون 2000 ,.Koebnik et al). كما وأنه لا يوجد مثل هذا الحاجز للانتشار في البكتيريا الموجبة - لغرام. فالفانكوميسين على سبيل المثال لا يستطيع اختراق الغشاء الخارجي وعليه فهو فعال كمضاد حيوي ضد الممرضات الموجبة - لغرام فقط.

وفي البكتيريا السالبة – الغرام، الفضاء بين الأغشية الداخلية والخارجية هو الفضاء حول الجبلة (periplasmic space). إضافة إلى خيوط طبقة الببتيدوغليكان وللجبلة إنزيمات متحللة بالماء (hydrolytic enzymes) لتحوّل النيوكليوتيدات الناقصة والمتعددة القسمة (oligomeric and nucleotides polymeric ) الببتيدات والسكريدات (saccharides) إلى موحودات (monomers) والتي من ثم ترتبط بواسطة بروتينات حول الجبلة الناقلة، والمقدمة إلى بروتينات الغشاء الناقلة ومن ثم إدخالها. ويوجد كذلك بروتينات تعمل كوصيفات تساعد البروتينات التي يتم إفرازها إلى الغشاء الخارجي لتنثني وتعبر فضاء الجبلة.

 إن كل من تراكيب جدار الخلية هذه هو هدف محتمل للإعاقة بواسطة المضادّات الحيوية. ويمكن أن تؤدي الخواص المتميزة للأغشية الخارجية حتى بين البكتيريا السالبة - لغرام إلى الاختلافات في النفاذية للمضادات الحيوية. فعلى سبيل المثال، تُظهر الأغشية الخارجية للزائفة الزنجارية حوالي 100- أضعاف أقل نفاذية للكيفالوسبورين مثل كيفالوريدين (cephaloridine) (نيكايدو 1998 ,(Nikaido عن غيرها من البكتيريا السالبة – لغرام ويرجع ذلك جزئياً إلى البورينات ذات المسام الصغيرة التي تحد من المرور الداخلي للمضادات الحيوية إلى فضاء الجبلة.

المظاهر المميزة لجدران الخلية للبكتيريا السالبة لغرام والموجبة - لغرام يمكن تمييزها في كل من المراسم الدقيقة الإلكترونية الانتقالية (transmission electron micrographs) والمراسم الدقيقة الإلكترونية التفرسية ( scanning electron micrographs).

References :
-------------------

1- Lee, V.T. and Schneewind, O., 2001. Protein secretion and the pathogenesis of bacterial infections. Genes & development, 15(14), pp.1725-1752.

2- Navarre, W.W. and Schneewind, O., 1999. Surface proteins of gram-positive bacteria and mechanisms of their targeting to the cell wall envelope. Microbiology and molecular biology reviews, 63(1), pp.174-229.

3- Nikaido, H., 1994. Prevention of drug access to bacterial targets: permeability barriers and active efflux. Science, 264(5157), pp.382-388.

4- Braun, V. and Hantke, K., 1974. Biochemistry of bacterial cell envelopes. Annual review of biochemistry, 43(1), pp.89-121.

5- Isberg, R.R. and Leong, J.M., 1990. Multiple β1 chain integrins are receptors for invasin, a protein that promotes bacterial penetration into mammalian cells. Cell, 60(5), pp.861-871.

6- Raetz, C. 1987. Structure and biosynthesis of lipid A in E. coli, p. 498-503. In F. C. Neidhart (de.), Wscherichia coli and Salmonella typhimurium: Cellular and Molecular Biology. ASM Press, Washington, D.C.

7- Koebnik, R., Locher, K.P. and Van Gelder, P., 2000. Structure and function of bacterial outer membrane proteins: barrels in a nutshell. Molecular microbiology, 37(2), pp.239-253.

8- Nikaido, H., 1998. Antibiotic resistance caused by gram-negative multidrug efflux pumps. Clinical Infectious Diseases, 27(Supplement_1), pp.S32-S41.