세균학: 그람 양성 세균과 그람 음성 세균의 세포벽 구조의 특성, 차이점

그람 양성 세균과 그람 음성 세균의 세포벽 구조의 특성, 차이점

 

그람 양성 세균의 세포벽은 20~80nm로 두꺼우며, 그람 음성 세균은 8~10nm로 얇다. 그람 양성 세균은 외막이 없고 중간 세포질이 일부만 존재하며 좁지만, 그람 음성 세균은 외막이 있고, 중간 세포질이 존재하며 넓다. 따라서 그람 양성 세균은 지질이 적고 펩티도글리칸이 많으며, 그람 음성 세균은 지질이 많고 펩티도글리칸이 적다. 따라서 그람 양성 세균은 분자의 침투가 쉽고, 분자에 대한 저항성이 적다. 그람 음성 세균은 분자의 침투가 어렵고, 저항성이 크다. 그람 양성 세균은 테이코산을 함유하지만 그람 음상세균은 LPS를 함유한다는 것도 차이가 있으며, 그람 양성세균은 포린단백질이 없고, 그람 음성 세균은 포린단백질이 있다.

 

이에 따라 그람염색법을 통해 그람 양성 세균과 그람 음성 세균을 구분해낼 수 있다. 그람염색법은 1차적으로 Crystal violet으로 염색을 한 다음, 에탄올로 탈색한 후에 대조적으로 safranin O를 염색하여 보라색과 분홍색으로 나뉘는 세균들을 각각 그람 양성, 그람 음성세균이라 관찰할 수 있는 염색법이다. 왜냐하면 그람 양성세균은 두껍고 펩티도글리칸이 많아서 탈색 시 탈색이 되지 않아 보라색으로 남지만, 그람 음성세균은 얇고 펩티도글리칸이 적어서 탈색 시 탈색이 되어 safranin O에 의해 분홍색으로 염색되기 때문이다.

 

 

이 밖에도 다른 특징들은 다음과 같다.

 

그람 양성 세균은 펩티도글리칸 층이 두껍기 때문에 삼투압에 더 강하다. 그람 양성 세균에 있는 테이코산은 글리세롤이나 리비톨이 인산기로 연결되어 있는 중합체이다. 이는 펩티도글리칸 또는 세포막 지질에 공유결합에 의해 연결되어 있으며, 지질 분자와 결합한 형태를 지질테이코산(Lipoteichoic acid)이라 부른다. 테이코산은 펩티도글리칸 표면에 돌출되어 있으며 음으로 하전되어 있기 때문에 그람 양성 세균의 세포벽이 음전하를 띠게 한다.

그람 음성 세균은 주변세포질 공간(perilasmic space)이 발달되어 있어 전체 세포 부피의 20~40%에 달한다. 외막은 얇은 펩티도글리칸 층의 바깥쪽에 위치하며 브라운 지질단백질 (Braun’s lipoprotein)을 통해 세포에 연결되어 있다. 브라운 지질단백질은 밑에 있는 펩티도글리칸과 공유결합을 하며 소수성 말단은 외막에 묻혀있다. 외막에는 지질다당체(LPS)와 탄수화물을 가진 분자와, 외막을 가로지르는 포린단백질이 존재한다.