革蘭氏細(xì)菌的細(xì)胞壁的小知識(shí)

1、革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁

革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌細(xì)胞壁的特點(diǎn)是厚度大（20~80nm）和化學(xué)組分簡(jiǎn)單，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。

革蘭氏陽(yáng)性菌——*（Staphylococcus aureus）具典型的肽聚糖，它的肽聚糖厚約20~80nm，由40層左右的網(wǎng)格狀分子交織成的網(wǎng)套覆蓋在整個(gè)細(xì)胞上。肽聚糖分子是由肽與聚糖兩部分組成，其中的肽有四肽尾和肽橋兩種，聚糖則由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸相互間隔連接而成，呈長(zhǎng)鏈骨架狀。看似復(fù)雜的肽聚糖分子，若把它的基本組成單位剖析一下，就顯得十分簡(jiǎn)單了。每一肽聚糖單體由三部分組成：

①雙糖單位：由一個(gè)N-乙酰葡糖胺通過(guò)β-1,4-糖苷鍵與另一個(gè)N-乙酰胞壁酸相連，后者為原核生物所*的已糖。這一雙糖單位中的β-1,4-糖苷鍵很容易被一種廣泛分布于卵清、人的淚液和鼻涕以及部分細(xì)菌和噬菌體中的*(lysozyme)所水解（水解位點(diǎn)在N-乙酰胞壁酸的1碳和N-乙酰葡糖胺的4碳間），從而引起細(xì)菌因肽聚糖細(xì)胞壁的“散架”而死亡。

②四肽尾或四肽側(cè)鏈(tetrapeptide side chain)：是由四個(gè)氨基酸分子按L型與D型交替方式連接而成。在*中，接在N-乙酰胞壁酸上的四肽尾為L(zhǎng)-ala →D-glu → L-lys → D-ala，其中兩種D型氨基酸在細(xì)菌細(xì)胞壁之外很少出現(xiàn)。

③肽橋或肽間橋(peptide interbridge)：在*中，肽橋?yàn)?五肽，它起著連接前后兩個(gè)四肽尾分子的“橋梁”作用。目前所知的肽聚糖已超過(guò)100種，在這一“肽聚糖的多樣性”中，主要的變化發(fā)生在肽橋上。

（2）磷壁酸（teichoic acid）

是結(jié)合在革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌細(xì)胞壁上的一種酸性多糖，主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。磷壁酸可分兩類，其一為壁磷壁酸，它與肽聚糖分子間進(jìn)行共價(jià)結(jié)合，含量會(huì)隨培養(yǎng)基成分而改變，一般占細(xì)胞壁重量的10%，有時(shí)可接近50%。用稀酸或稀堿可以提取。其二為跨越肽聚糖層并與細(xì)胞膜相交聯(lián)的膜磷壁酸（又稱脂磷壁酸），由甘油磷酸鏈分子與細(xì)胞膜上的磷脂進(jìn)行共價(jià)結(jié)合后形成。其含量與培養(yǎng)條件關(guān)系不大?？捎?5%熱酚水提取，也可用熱水從脫脂的凍干細(xì)菌中提取。磷壁酸有五種類型，主要為甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸兩類，前者在干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)等細(xì)菌中存在，后者在*和芽孢桿菌屬(Bacillus)等細(xì)菌中存在。

2、革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁

（1）肽聚糖

革蘭氏陰性細(xì)菌的肽聚糖可舉大腸桿菌為代表。它的肽聚糖埋藏在外膜層之內(nèi)，是僅由1~2層肽聚糖網(wǎng)狀分子組成的薄層(2~3nm)，含量約占細(xì)胞壁總重的10%，故對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的抵抗力較革蘭氏陽(yáng)性菌弱。其結(jié)構(gòu)單體與上述革蘭氏陽(yáng)性菌基本相同，差別僅在于：

①四肽尾的第3個(gè)氨基酸不是L-lys，而是被一種只有在原核微生物細(xì)胞壁上才有的內(nèi)消旋二氨基庚二酸(m-DAP)所代替；

②沒有特殊的肽橋，其前后兩個(gè)單體間的連接僅通過(guò)甲四肽尾的第4個(gè)氨基酸——D-ala的羧基與乙四肽尾的第3個(gè)氨基酸——mDAP的氨基直接相連，因而只形成較為疏稀、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套

（2）外膜(outer membrane)

位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁外層，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質(zhì)組成的膜，有時(shí)也稱為外壁。

脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）：是位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁zui外層的一層較厚（8~10nm）的類脂多糖類物質(zhì)，由類脂A、核心多糖(core polysaccharide)和O-特異側(cè)鏈（O-specific side chain，或稱O-多糖或O-抗原）三部分組成。其主要功能為：

①其中的類脂A是革蘭氏陰性細(xì)菌致病物質(zhì)——內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)；

②因其負(fù)電荷較強(qiáng)，故與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽(yáng)離子以提高其在細(xì)胞表面濃度的作用；

③由于LPS結(jié)構(gòu)的多變，決定了革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性，例如，根據(jù)LPS抗原性的測(cè)定，上已報(bào)道過(guò)的沙門氏菌屬(Salmonella)的抗原型多達(dá)2107種（1983年）；

④是許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體；

⑤具有控制某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性屏障功能，例如，它可透過(guò)若干種較小的分子（嘌呤、嘧啶、雙糖、肽類和氨基酸等），但能阻攔*、抗生素（*等）、去污劑和某些染料等較大分子進(jìn)入細(xì)胞膜。要維持LPS結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須有足夠的2+存在。如果用EDTA等螯合劑去除Ca2+和降低離子鍵，就會(huì)使LPS解體。這時(shí)，其內(nèi)壁層的肽聚糖分子就會(huì)暴露出來(lái)，因而易被*所水解。

在LPS中，類脂A的種類較少（大約有7~8種），它是革蘭氏陰性細(xì)菌內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)。 在LPS的核心多糖區(qū)和O-特異側(cè)鏈區(qū)中有幾種*的糖，例如2-酮-3-脫氧辛糖酸（KDO）、L-甘油-D-甘露庚糖和阿比可糖（Abq, 即3,6-二脫氧-D-半乳糖）。在沙門氏菌中，LPS中的O-特異側(cè)鏈種類極多，因其抗原性的差異故很易用靈敏的血清學(xué)方法加以鑒定，這在傳染病的診斷中有其重要意義，例如由此可對(duì)某傳染病的傳染原進(jìn)行地理定位等。

（3）外膜蛋白(outer membrane protein)

指嵌合在LPS和磷脂層外膜上的蛋白。有20余種，但多數(shù)外膜蛋白的功能還未清楚。其中的脂蛋白(lipoprotein)是一種通過(guò)共價(jià)鍵使外膜層牢固地連接在肽聚糖內(nèi)壁層上的蛋白，分子量約為7200。另有兩種蛋白研究得較為清楚，都稱孔蛋白（porins）。每個(gè)孔蛋白分子是由三個(gè)相同分子量（36000）蛋白亞基組成的一種三聚體跨膜蛋白，中間有一直徑約1nm的孔道，通過(guò)孔的開、閉，可阻止某些抗生素進(jìn)入外膜層。已知有兩種孔蛋白，其一是非特異性孔蛋白(nonspecific porin)，其充水孔道可通過(guò)分子量小于800~900的任何親水性分子，如雙糖、氨基酸、二肽和三肽；另一為特異性孔蛋白(specific porin或specific channel protein)，其上存在專一性結(jié)合位點(diǎn)，只容許一種或少數(shù)幾種相關(guān)物質(zhì)通過(guò)，其中zui大的孔蛋白可通過(guò)分子量較大的物質(zhì)，如*12和核苷酸等。除脂蛋白和孔蛋白外，還有一些外膜蛋白與噬菌體的吸附或細(xì)菌素的作用有關(guān)。

(4)周質(zhì)空間(periplasmic space, periplasm)

又稱壁膜間隙。在革蘭氏陰性細(xì)菌中，一般指其外膜與細(xì)胞膜之間的狹窄空間（寬約12~15nm），呈膠狀。在周質(zhì)空間中，存在著多種周質(zhì)蛋白（periplasmic proteins），包括：

①水解酶類，例如蛋白酶、核酸酶等；

②合成酶類，例如肽聚糖合成酶；

③結(jié)合蛋白（具有運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用）；

④受體蛋白（與細(xì)胞的趨化性相關(guān)）。周質(zhì)蛋白可通過(guò)滲透休克法（osmotic shock）或稱“冷休克”的方法釋放。此法系根據(jù)突然改變滲透壓并使細(xì)胞發(fā)生物理性裂解的原理。其主要步驟是：將細(xì)菌放在用Tris緩沖液配制、含EDTA的20%蔗糖溶液中保溫，使其發(fā)生質(zhì)壁分離（plasmolysis），接著快速地用4℃的0.005mol/L MgCl2溶液稀釋并降溫，使細(xì)胞外膜突然破裂并釋放周質(zhì)蛋白。經(jīng)離心即可從上清液中提取周質(zhì)蛋白。

革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌和革蘭氏陰性細(xì)菌間由于細(xì)胞壁和其他構(gòu)造的不同，就產(chǎn)生了一系列形態(tài)、構(gòu)造、化學(xué)組分、染色反應(yīng)、生理功能和致病性等的差別，這些差別對(duì)微生物學(xué)的研究和實(shí)際應(yīng)用都十分重要，現(xiàn)列表如下

相關(guān)產(chǎn)品：

標(biāo)準(zhǔn)革蘭氏染色液

增強(qiáng)革蘭氏染色液

改良Gram-Weigert*(苯胺結(jié)晶紫法)

conn改良Weigert*

石碳酸復(fù)紅染色液

*溶液(Erythromycin,50mg/ml)