1.结构与化学组成：用革 兰氏(Gam)染色法染色，可 以把细菌分为革兰氏阳性菌和 革兰氏阴性菌两大类，它们的细 胞壁结构和成分有区别（图 1-4). (1)革兰氏阳性菌的细胞 普通 性毛 壁（图14A)无分化结构， 图I-3细细胞结构模式图（据Ryan等） 壁磷壁酸胎磷壁酸(LTA) 888 888878888 88888 88888 88 图14细菌细跑壁结构模式图（据Se等） 较厚，厚约15~80m。其化学成分主要是肽聚糖，占细胞壁物质的40~95%，形成15~ 50层肽聚糖网状分子组成的聚合体，得以使细胞壁坚韧而富有弹性。此外，还有磷壁酸 (teichoic acid)、多糖、蛋白质（如金黄色葡萄球菌的A蛋白，A群链球菌的M蛋白）等。 分枝杆菌则含占细胞壁成分近13的的脂类，多数以分枝杆菌酸(mycolic acid)或蜡质 的形式存在。 肽聚糖(peptidoglycan),又称粘肽(mucopeptide)、糖肽(lycopeptide)或胞壁质 (mure in),是细菌细胞壁所特有的物质。革兰氏阳性菌细胞壁的肽聚糖是由聚糖链支 架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成的复杂聚合物（图15B)。聚糖链支架由N乙酰 葡糖胺(N-acetylmuramic acid)和N乙酰胞壁酸(N-acetylglucosamine)通过B-L,4糖 苷键交替连接组成。四肽侧链依次由L-丙氨酸、D谷氨酸（或D异谷氨酰胺）、L-赖 氨酸、D丙氨酸所组成，均联接于胞壁酸。五肽联桥由5个甘氨酸组成，交联于相邻 两条聚糖链支架的四肽侧链上第一条第3位L-赖氨酸及第二条第4位D丙氨酸之间
12 1. 结构与化学组成：用革 兰氏（Gram）染色法染色，可 以把细菌分为革兰氏阳性菌和 革兰氏阴性菌两大类，它们的细 胞壁结构和 成分有区 别（图 1-4）。 （1）革兰氏阳性菌的细胞 壁（图 1-4A） 无分化结构， 较厚，厚约 15～80 nm。其化学成分主要是肽聚糖，占细胞壁物质的 40～95％，形成 15～ 50 层肽聚糖网状分子组成的聚合体，得以使细胞壁坚韧而富有弹性。此外，还有磷壁酸 (teichoic acid)、多糖、蛋白质（如金黄色葡萄球菌的 A 蛋白，Ａ群链球菌的Ｍ蛋白）等。 分枝杆菌则含占细胞壁成分近 1/3 的的脂类，多数以分枝杆菌酸（mycolic acid）或蜡质 的形式存在。 肽聚糖（peptidoglycan），又称粘肽（mucopeptide）、糖肽（glycopeptide）或胞壁质 （murein），是细菌细胞壁所特有的物质。革兰氏阳性菌细胞壁的肽聚糖是由聚糖链支 架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成的复杂聚合物（图 1-5B）。聚糖链支架由Ｎ-乙酰 葡糖胺（N-acetylmuramic acid）和Ｎ-乙酰胞壁酸（N-acetylglucosamine）通过β-1, 4 糖 苷键交替连接组成。四肽侧链依次由Ｌ-丙氨酸、Ｄ-谷氨酸（或Ｄ-异谷氨酰胺）、Ｌ-赖 氨酸、Ｄ-丙氨酸所组成，均联接于胞壁酸。五肽联桥由 5 个甘氨酸组成，交联于相邻 两条聚糖链支架的四肽侧链上第一条第 3 位Ｌ-赖氨酸及第二条第 4 位Ｄ-丙氨酸之间， 图 1-3 细菌细胞结构模式图（据 Ryan 等） 核体 核糖体 细胞质 间体 细胞膜 细胞壁 荚膜 性菌毛 质粒 普通菌毛 鞭毛 壁磷壁酸 脂磷壁酸（LTA） OMP （脂蛋白） OMP（微孔蛋白） OMP 表层蛋白 肽 聚 糖 LPS 细 胞 壁 细 胞 膜 外 膜 细 胞 膜 周质 间隙 A 革兰氏阳性菌 B 革兰氏阴性菌 图 1-4 细菌细胞壁结构模式图（据 Salyers 等）
于是构成十分坚韧的三维立体结构。溶菌酶能水解肽聚糖链支架中的BL,4糖苷键，故 能裂解肽聚糖。 聚糖 磷壁酸(teichoic -G-M-G -G-M-G- acid),又名垣酸， L- 为革兰氏阳性菌所 NH 特有的一种酸性多 D Glu D Ala 糖，主要成分为核 -G-M-G- 糖醇磷壁酸或甘油 磷壁酸等五种类 型，是由核糖醇 图15肽聚糖的短肽组成及交联方式示意 (ibitol)或甘油(glycerol)残基经磷酸二酯键相互联接而成的多聚物，并带有一些氨 基酸或糖。磷壁酸分子组成长链，穿插于肽聚糖层中（图14A),可分为两类，其一与 肽聚糖分子间共价结合的为壁磷壁酸(wall teichoic acid),另一跨越肽聚糖层并与细胞 膜相交联的为膜磷壁酸(membrane teichoic acid),又叫脂磷壁酸lipoteichoic acid,LTA)。 磷壁酸的主要生理功能为：①带有较多负电荷，能与Mg*结合，以维持细胞膜上一些 需Mg+合成酶的活性：②具细菌特异的表面抗原：③增强细菌的致病作用，对宿主细 胞具有粘附(（主要为膜磷壁酸）、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用，如为A群链球菌 的毒力因子：④为噬菌体提供特异的吸附受体：⑤能调节细胞内自溶素(autolysin)的活 力，以防止细胞因自溶而死亡。 （2革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，约10~15nm,其结构和成分较复杂（图1-4B), 由外膜(outer membrane)(外胞壁)、肽聚糖层（内胞壁）和周质间隙(periplasmic space)) 组成。肽聚糖是仅由1~2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2~3m,含量约占细胞壁总 重的10%，疏松肽网状聚糖贯穿于周质间隙之中；外层的外膜由脂多糖、磷脂、蛋白质 和脂蛋白等复合构成，最外层为脂多糖，双层分子的磷脂居中，外膜蛋白穿插其中，再 内为交联外膜与肽聚糖层的脂蛋白：周质间隙是指外膜与细胞膜之间的狭窄空间（宽约 12~15m),呈胶状，内含多种周质蛋白，包括水解酶类（蛋白酶、核酶等）、合成酶类（肽 聚糖合成酶等、运送营养物质的结合蛋白以及与细胞趋化性相关的受体蛋白等。 脂多糖(lipopolysaccharide,LPS),为革兰氏阴性细菌所特有，位于外壁层的最表 面，厚约8l0nm。由类脂A,核心多糖和侧链多糖三部分组成。类脂A(1 lipid A)是 13
13 于是构成十分坚韧的三维立体结构。溶菌酶能水解肽聚糖链支架中的β-1, 4 糖苷键，故 能裂解肽聚糖。 磷壁酸（teichoic acid），又名垣酸， 为革兰氏阳性菌所 特有的一种酸性多 糖，主要成分为核 糖醇磷壁酸或甘油 磷壁酸等五种类 型，是由核糖醇 （ribitol）或甘油（glycerol）残基经磷酸二酯键相互联接而成的多聚物，并带有一些氨 基酸或糖。磷壁酸分子组成长链，穿插于肽聚糖层中（图 1-4Ａ），可分为两类，其一与 肽聚糖分子间共价结合的为壁磷壁酸（wall teichoic acid），另一跨越肽聚糖层并与细胞 膜相交联的为膜磷壁酸(membrane teichoic acid)，又叫脂磷壁酸(lipoteichoic acid，LTA)。 磷壁酸的主要生理功能为：①带有较多负电荷，能与 Mg2＋结合，以维持细胞膜上一些 需 Mg2＋合成酶的活性；②具细菌特异的表面抗原；③增强细菌的致病作用，对宿主细 胞具有粘附((主要为膜磷壁酸)、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用，如为Ａ群链球菌 的毒力因子；④为噬菌体提供特异的吸附受体；⑤能调节细胞内自溶素(autolysin)的活 力，以防止细胞因自溶而死亡。 （2）革兰氏阴性菌的细胞壁 较薄，约 10～15 nm，其结构和成分较复杂（图 1-4B）， 由外膜(outer membrane)（外胞壁）、肽聚糖层（内胞壁）和周质间隙(periplasmic space) 组成。肽聚糖是仅由 1～2 层肽聚糖网状分子组成的薄层(2～3 nm)，含量约占细胞壁总 重的 10%，疏松肽网状聚糖贯穿于周质间隙之中；外层的外膜由脂多糖、磷脂、蛋白质 和脂蛋白等复合构成，最外层为脂多糖，双层分子的磷脂居中，外膜蛋白穿插其中，再 内为交联外膜与肽聚糖层的脂蛋白；周质间隙是指外膜与细胞膜之间的狭窄空间(宽约 12～15 nm)，呈胶状，内含多种周质蛋白，包括水解酶类(蛋白酶、核酶等)、合成酶类(肽 聚糖合成酶等)、运送营养物质的结合蛋白以及与细胞趋化性相关的受体蛋白等。 脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），为革兰氏阴性细菌所特有，位于外壁层的最表 面，厚约 8~10 nm。由类脂Ａ，核心多糖和侧链多糖三部分组成。类脂Ａ（lipid A）是 聚糖 — G — M — G — — G — M — G — │ │ L — Ala L — Ala │ │ — G — M — G — D — Glu D — Ala D — Glu — NH │ │ │ │ L — Ala DAP DAP L — Lys │ │ │ │ D — Glu — NH D — Ala D — Glu D — Ala │ │ L — Lys L — Ala │ │ D — Ala — G — M — G — A 大肠杆菌 B 金黄色葡萄球菌 G 代表乙酰葡萄糖胺（N-Acetyl-D-Glucosamine） M 代表乙酰胞壁酸（N-Acetyl-D-Muramic acid） 图 1-5 肽聚糖的短肽组成及交联方式示意 Gly │ Gly │ Gly │ Gly │ Gly 短肽
一种结合有多种长链脂肪酸的氨基葡萄糖聚二糖链，是内毒素的主要毒性成分，发挥多 种生物学效应，能致动物体发热，白细胞增多，直至休克死亡。各种革兰氏阴性菌的类 脂A结构极相似，无种属特异性。核心多糖位于类脂A的外层，由葡萄糖、半乳糖等组 成，与类脂A共价联结，核心多糖具有属特异性。侧链多糖在LPS的最外侧，即为菌体 (0)抗原，由35个低聚糖单位重复构成的多糖链，其中单糖的种类、位置、排列和 构型均不同，具有种、型特异性。LPS有吸附Mg+、C+等阳离子的作用，也是噬菌体 在细菌表面的特异性吸附受体。 外膜蛋白(outer membrance protein,.OMP),是外膜层中镶嵌的多种蛋白质的统称。 按含量及功能的重要性可将OMP分为主要及次要两类。主要外膜蛋白包括微孔蛋白 (poi)及脂蛋白等。微孔蛋白由三个相同分子量的亚单位组成，形成跨越外膜的微小 孔道，起分子筛的作用，仅允许小分子量的营养物质通过，大分子物质不能通过，因此 溶菌酶之类的物质不易作用到革兰氏阴性菌的肽聚糖。某些特异的微孔蛋白与细菌对宿 主细胞的粘附或与某些特定物质的摄取有关，发挥受体的作用。脂蛋白(lipoprotein) 的作用是使外膜层与肽聚糖牢固地连接，可作为噬菌体的受体，或参与铁及其它营养物 质的转运 OMP可呈现一定的电泳图谱，据此可对某些革兰多阴性菌及菌株进行鉴定、分型 以及提供分子流行病学的信息。 2.细胞壁的功能：①维持细菌的一定外形：②保护细菌耐受低渗环境：③具有屏障 作用，可选择性的阻止某些较大外物进入和菌体内某些物质的逸出，维持菌体内外离子 平衡：④参与细菌的正常分裂，分裂时细胞壁向内凹陷形成横隔(cross wal):⑤赋予细 菌具有特定的抗原性、致病性、对噬菌体与药物的敏感性以及革兰氏染色特性。 3.细菌细胞壁的化学组成及结构与细菌染色反应和药敏性的关系：由于细菌细胞壁 中肽聚糖的含量和其结构的不同，致使对革兰氏染色表现为阴性（红色）和阳性（蓝色） 两种反应。因分枝杆菌等革兰氏阳性菌细胞壁含有分枝杆菌酸或蜡质，具抗含酸酒精的 脱色作用而表现抗酸性染色反应。 细胞壁的渗透屏障作用可阻止药物到达其作用部位。因革兰氏阴性菌细胞壁的结构 和组成比革兰氏阳性菌复杂，一般来说，革兰氏阴性菌对多种抗菌药物具有抵抗力，而 革兰氏阳性菌则比较敏感，例如对青莓素，革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌敏感。 4.细胞壁缺损的或无细胞壁的细菌：①革兰氏阳性菌经溶菌酶或青毒素处理后，可 完全除去细胞壁，形成仅由细胞膜包裹细胞质的脆弱细胞，称为原生质体(protoplast)
14 一种结合有多种长链脂肪酸的氨基葡萄糖聚二糖链，是内毒素的主要毒性成分，发挥多 种生物学效应，能致动物体发热，白细胞增多，直至休克死亡。各种革兰氏阴性菌的类 脂Ａ结构极相似，无种属特异性。核心多糖位于类脂Ａ的外层，由葡萄糖、半乳糖等组 成，与类脂Ａ共价联结，核心多糖具有属特异性。侧链多糖在 LPS 的最外侧，即为菌体 （O）抗原，由 3~5 个低聚糖单位重复构成的多糖链，其中单糖的种类、位置、排列和 构型均不同，具有种、型特异性。LPS 有吸附 Mg2+、Ca2+等阳离子的作用，也是噬菌体 在细菌表面的特异性吸附受体。 外膜蛋白（outer membrance protein, OMP），是外膜层中镶嵌的多种蛋白质的统称。 按含量及功能的重要性可将 OMP 分为主要及次要两类。主要外膜蛋白包括微孔蛋白 （porin）及脂蛋白等。微孔蛋白由三个相同分子量的亚单位组成，形成跨越外膜的微小 孔道，起分子筛的作用，仅允许小分子量的营养物质通过，大分子物质不能通过，因此 溶菌酶之类的物质不易作用到革兰氏阴性菌的肽聚糖。某些特异的微孔蛋白与细菌对宿 主细胞的粘附或与某些特定物质的摄取有关，发挥受体的作用。脂蛋白（lipoprotein） 的作用是使外膜层与肽聚糖牢固地连接，可作为噬菌体的受体，或参与铁及其它营养物 质的转运。 OMP 可呈现一定的电泳图谱，据此可对某些革兰多阴性菌及菌株进行鉴定、分型 以及提供分子流行病学的信息。 2. 细胞壁的功能：①维持细菌的一定外形；②保护细菌耐受低渗环境；③具有屏障 作用，可选择性的阻止某些较大外物进入和菌体内某些物质的逸出，维持菌体内外离子 平衡；④参与细菌的正常分裂，分裂时细胞壁向内凹陷形成横隔(cross wall)；⑤赋予细 菌具有特定的抗原性、致病性、对噬菌体与药物的敏感性以及革兰氏染色特性。 3. 细菌细胞壁的化学组成及结构与细菌染色反应和药敏性的关系：由于细菌细胞壁 中肽聚糖的含量和其结构的不同，致使对革兰氏染色表现为阴性（红色）和阳性（蓝色） 两种反应。因分枝杆菌等革兰氏阳性菌细胞壁含有分枝杆菌酸或蜡质，具抗含酸酒精的 脱色作用而表现抗酸性染色反应。 细胞壁的渗透屏障作用可阻止药物到达其作用部位。因革兰氏阴性菌细胞壁的结构 和组成比革兰氏阳性菌复杂，一般来说，革兰氏阴性菌对多种抗菌药物具有抵抗力，而 革兰氏阳性菌则比较敏感，例如对青霉素，革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌敏感。 4. 细胞壁缺损的或无细胞壁的细菌：①革兰氏阳性菌经溶菌酶或青霉素处理后，可 完全除去细胞壁，形成仅由细胞膜包裹细胞质的脆弱细胞，称为原生质体（protoplast）