在光学显微镜下,大多数酵母菌为单细胞,一般呈卵圆形、圆形、圆柱形或柠檬形。大 小约为15×530mm,最大可达100m。各种酵母菌有其一定的大小和形态,但也随菌龄 和环境条件而异。即使在纯培养中,各个细胞的形状、大小亦有差别。有些酵母菌细胞与其 子代细胞连在一起成为链状,成为假丝酵母(图2-27) 酵母菌与人类生活关系也十分密切,在酿造、食品、医药工业等方面占有重要地位。另 外,酵母菌细胞蛋白质含量高达细胞干重的50%以上,并含有人体必需的氨基酸,所以酵母 菌可以成为食品和饲料的重要补充。当然,酵母菌也常给人类带来危害。腐生型酵母菌能使 食品、纺织品和其它原料腐败变质,少数嗜高渗压酵母菌如鲁氏酵母( Saccharomyces roui)、蜂蜜酵母( Saccharomyces mellis)可使蜂蜜、果酱败坏:有的酵母菌还可引起 人和植物的病害。例如白假丝酵母( Candida albicans,又称白色念珠菌)可引起皮肤、粘 膜、呼吸道、消化道以及泌尿系统等的多种疾病。而新型隐球酵母( Cryptococcus neoformans)还能引起慢性脑膜炎、肺炎等疾病 三、藻类 藻类( algae)是指除苔藓植物和维管束植物以外,基本上有叶绿素,可进行光合作用, 并伴随放出氧气的一大类真核生物,它们大多属于只有通过显微镜才能观察到个体形态的微 生物。但也有一些藻类个体很大,例如大的海藻可长达若干英尺。 藻类的大小、形态有很大差别(图2-28),许多是单细胞的,也有些藻类是单细胞的 群体。有些群体可以是由分裂后单个的、相似的细胞互相粘连而成的简单聚集,也可能是由 具有特殊功能的,分化了的不同细胞所组成,它们变得很复杂,而且表面结构类似于高等植 物 藻类在自然界,特别是各种水体中广泛存在,常常是影响水质的重要原因。例如有些自 来水的怪味就是在供水系统中生长的藻类引起的,而藻类在近海的大量繁殖,也会由于水中 氧气的大量消耗而引起鱼类和其它海洋生物的室息、死亡,形成对渔业生产影响极大的赤潮 四、原生动物 原生动物( Prokaryote)是一类缺少真正细胞壁,细胞通常无色,具有运动能力,并进 行吞噬营养的单细胞真核生物。它们个体微小,大多数都需要显微镜才能看见。 原生动物在自然界,特别是海水、淡水中大量存在,它们也与各种动植物在不同组织水 平上形成共生体,有些对宿主无害,有些对宿主有利,有些对宿主有害。也有一些原生动物 能引起人类疾病 小结 1从混合在一起的微生物群体中得到特定的某一种微生物的纯培养,是研究和利用微生 物的最重要的环节之一。无菌操作技术是微生物学的重要技术,而且广泛地被其它学科和生 产实际所利用 2通过稀释或划线等手段,在琼脂平板上得到微生物的单菌落是最常用的纯种分离手 3传代培养、干燥保藏、冷冻保藏是通常使用的微生物菌种保藏技术。 4微生物个体微小,通常必须通过显微镜才能观察到其个体形态,而进行显微观察时 分辨率和反差是决定显微观察效果的二个最重要的因素。它们与显微镜的特性有关,也取决
在光学显微镜下，大多数酵母菌为单细胞，一般呈卵圆形、圆形、圆柱形或柠檬形。大 小约为 1~5×5~30 mm，最大可达 100 mm。各种酵母菌有其一定的大小和形态，但也随菌龄 和环境条件而异。即使在纯培养中，各个细胞的形状、大小亦有差别。有些酵母菌细胞与其 子代细胞连在一起成为链状，成为假丝酵母（图 2-27）。 酵母菌与人类生活关系也十分密切，在酿造、食品、医药工业等方面占有重要地位。另 外，酵母菌细胞蛋白质含量高达细胞干重的 50%以上，并含有人体必需的氨基酸，所以酵母 菌可以成为食品和饲料的重要补充。当然，酵母菌也常给人类带来危害。腐生型酵母菌能使 食品、纺织品和其它原料腐败变质，少数嗜高渗压酵母菌如鲁氏酵母（Saccharomyces rouxii）、蜂蜜酵母（Saccharomyces mellis）可使蜂蜜、果酱败坏；有的酵母菌还可引起 人和植物的病害。例如白假丝酵母（Candida albicans，又称白色念珠菌）可引起皮肤、粘 膜、呼吸道、消化道以及泌尿系统等的多种疾病。而新型隐球酵母（Cryptococcus neoformans）还能引起慢性脑膜炎、肺炎等疾病。 三、藻类 藻类（algae）是指除苔藓植物和维管束植物以外，基本上有叶绿素，可进行光合作用， 并伴随放出氧气的一大类真核生物，它们大多属于只有通过显微镜才能观察到个体形态的微 生物。但也有一些藻类个体很大，例如大的海藻可长达若干英尺。 藻类的大小、形态有很大差别（图 2-28），许多是单细胞的，也有些藻类是单细胞的 群体。有些群体可以是由分裂后单个的、相似的细胞互相粘连而成的简单聚集，也可能是由 具有特殊功能的，分化了的不同细胞所组成，它们变得很复杂，而且表面结构类似于高等植 物。 藻类在自然界，特别是各种水体中广泛存在，常常是影响水质的重要原因。例如有些自 来水的怪味就是在供水系统中生长的藻类引起的，而藻类在近海的大量繁殖，也会由于水中 氧气的大量消耗而引起鱼类和其它海洋生物的窒息、死亡，形成对渔业生产影响极大的赤潮。 四、原生动物 原生动物（Prokaryote）是一类缺少真正细胞壁，细胞通常无色，具有运动能力，并进 行吞噬营养的单细胞真核生物。它们个体微小，大多数都需要显微镜才能看见。 原生动物在自然界，特别是海水、淡水中大量存在，它们也与各种动植物在不同组织水 平上形成共生体，有些对宿主无害，有些对宿主有利，有些对宿主有害。也有一些原生动物 能引起人类疾病。 小 结 1 从混合在一起的微生物群体中得到特定的某一种微生物的纯培养，是研究和利用微生 物的最重要的环节之一。无菌操作技术是微生物学的重要技术，而且广泛地被其它学科和生 产实际所利用。 2 通过稀释或划线等手段，在琼脂平板上得到微生物的单菌落是最常用的纯种分离手 段。 3 传代培养、干燥保藏、冷冻保藏是通常使用的微生物菌种保藏技术。 4 微生物个体微小，通常必须通过显微镜才能观察到其个体形态，而进行显微观察时， 分辨率和反差是决定显微观察效果的二个最重要的因素。它们与显微镜的特性有关，也取决
于样品的制备与观察技术。无论是光学显微镜还是电子显微镜,其设备和技术发展迅速,应 用面越来越广泛和深入。 5在显微镜下微生物的大小与形态千差万别,丰富多彩,是区分不同微生物的重要依据 思考题 1.一般说来,严格的无菌操作是一切微生物工作的基本要求,但在分离与培养极端 嗜盐菌时常在没有点酒精灯的普通实验台上倾倒培养平板、在日常环境中直接打开 皿盖观察和挑取菌落,而其研究结果并没有因此受到影响,你知道这是为什么吗? 2.如果希望从环境中分离得到厌氧固氮菌,你该如何设计实验? 3.为什么光学显微镜的目镜通常都是15×?是否可以采用更大放大倍率的目镜(如 0×)来进一步提高显微镜的总放大倍数? 4.培养条件对微生物个体的大小有那些影响?你是否能很快地在显微镜下区分同 为单细胞的细菌、酵母菌、和原生动物? 第三章徽生物的细胞结构与功能 计划学时:5 重点:原核微生物的细胞结构与功能,真核微生物的细胞结构与功能。 在有细胞构造的微生物中,按其细胞,尤其是细胞核的构造和进化水平上的差别,可把 它们分为原核微生物和真核微生物两个大类。近年来正在越来越深入研究的古细菌 ( archaebacteria)或古生菌( archaea),尽管其在进化谱系上与真细菌( eubacteria) 和真核生物相互并列,但其在细胞构造上却与真细菌较为接近,同属于原核生物。因此,有 关古生菌细胞构造和功能的内容,拟放在原核微生物一节中加以讨论。 第一节原核微生物 原核微生物是指一大类细胞核无核膜包裹,只有称作核区( nuclear region)的裸露DNA 的原始单细胞生物,包括真细菌和古生菌两大群。真细菌的细胞膜含由酯键连接的脂类,细 胞壁中含特有的肽聚糖(无壁的枝原体除外),DNA中一般没有内含子(但近年来也有例外 的发现)。细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体和衣原体等都属于真细菌。以下就 以最常见的细菌作主要代表详细阐述原核生物细胞的各部分构造和功能 细菌细胞的模式构造见图3-1。其中把一般细菌都有的构造称一般构造,而把部分细菌 具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造称为特殊构造 细胞壁 细胞壁( cell wall)是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被,主要由肽聚糖构成 有固定细胞外形和保护细胞等多种生理功能。通过染色、质壁分离( plasmolysis)或制成 原生质体后再在光学显微镜下观察,可证实细胞壁的存在;用电子显微镜观察细菌超薄切片 等方法,更可确证细胞壁的存在。细胞壁的主要功能有:①固定细胞外形和提高机械强度, 从而使其免受渗透压等外力的损伤。例如,有报道说大肠杆菌( Escherichia coli)的膨压 ( turgor)可达2个大气压(相当于汽车内胎的压力);②为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所
于样品的制备与观察技术。无论是光学显微镜还是电子显微镜，其设备和技术发展迅速，应 用面越来越广泛和深入。 5 在显微镜下微生物的大小与形态千差万别，丰富多彩，是区分不同微生物的重要依据 之一。 思 考 题 1. 一般说来，严格的无菌操作是一切微生物工作的基本要求，但在分离与培养极端 嗜盐菌时常在没有点酒精灯的普通实验台上倾倒培养平板、在日常环境中直接打开 皿盖观察和挑取菌落，而其研究结果并没有因此受到影响，你知道这是为什么吗？ 2. 如果希望从环境中分离得到厌氧固氮菌，你该如何设计实验？ 3 .为什么光学显微镜的目镜通常都是 15×？是否可以采用更大放大倍率的目镜（如 30×）来进一步提高显微镜的总放大倍数？ 4. 培养条件对微生物个体的大小有那些影响？你是否能很快地在显微镜下区分同 为单细胞的细菌、酵母菌、和原生动物？ 第三章 微生物的细胞结构与功能 计划学时：5 重点：原核微生物的细胞结构与功能，真核微生物的细胞结构与功能。 在有细胞构造的微生物中，按其细胞，尤其是细胞核的构造和进化水平上的差别，可把 它们分为原核微生物和真核微生物两个大类。近年来正在越来越深入研究的古细菌 （archaebacteria）或古生菌（archaea），尽管其在进化谱系上与真细菌（eubacteria） 和真核生物相互并列，但其在细胞构造上却与真细菌较为接近，同属于原核生物。因此，有 关古生菌细胞构造和功能的内容，拟放在原核微生物一节中加以讨论。 第一节 原核微生物 原核微生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只有称作核区(nuclear region)的裸露 DNA 的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大群。真细菌的细胞膜含由酯键连接的脂类，细 胞壁中含特有的肽聚糖（无壁的枝原体除外），DNA 中一般没有内含子（但近年来也有例外 的发现）。细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体和衣原体等都属于真细菌。以下就 以最常见的细菌作主要代表详细阐述原核生物细胞的各部分构造和功能。 细菌细胞的模式构造见图 3-1。其中把一般细菌都有的构造称一般构造，而把部分细菌 具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造称为特殊构造。 一、细胞壁 细胞壁（cell wall）是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成， 有固定细胞外形和保护细胞等多种生理功能。通过染色、质壁分离（plasmolysis）或制成 原生质体后再在光学显微镜下观察，可证实细胞壁的存在；用电子显微镜观察细菌超薄切片 等方法，更可确证细胞壁的存在。细胞壁的主要功能有：①固定细胞外形和提高机械强度， 从而使其免受渗透压等外力的损伤。例如，有报道说大肠杆菌（Escherichia coli）的膨压 (turgor)可达 2 个大气压（相当于汽车内胎的压力）；②为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所
必需。失去了细胞壁的原生质体,也就丧失了这些重要功能;③阻拦酶蛋白和某些抗生素等 大分子物质(分子量大于800)进入细胞,保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物 质的损伤:④赋予细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性 原核生物的细胞壁除了具有以上的共性外,在革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和古生菌中 还有其各自的特性,这就是细胞壁的多样性。图3-2和表3-1就是革兰氏阳性和革兰氏阴性 细菌细胞壁在构造和成分上的主要差别 1、革兰氏阳性细菌的细胞壁 革兰氏阳性细菌细胞壁的特点是厚度大(2080m)和化学组分简单,一般只含90%肽 聚糖和10%磷壁酸。 又称粘肽( mucopeptide)、胞壁质( murein)或粘质复合物( mucocomplex),是真细菌细 胞壁中的特有成分。革兰氏阳性菌—一金黄色葡萄球菌( Staphylococcus aureus)具典型 的肽聚糖,它的肽聚糖厚约20~80m,由40层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个 细胞上。肽聚糖分子是由肽与聚糖两部分组成,其中的肽有四肽尾和肽桥两种,聚糖则由 N-乙酰葡糖胺和N乙酰胞壁酸相互间隔连接而成,呈长链骨架状(图3-3)。看似复杂的肽 聚糖分子,若把它的基本组成单位剖析一下,就显得十分简单了(图3-4)。从图3-4可知, 每一肽聚糖单体由三部分组成 ①双糖单位:由一个N-乙酰葡糖胺通过β-1,4-糖苷键与另一个N-乙酰胞壁酸相连,后 者为原核生物所特有的已糖。这一双糖单位中的β-1,4-糖苷键很容易被一种广泛分布于卵 清、人的泪液和鼻涕以及部分细菌和噬菌体中的溶菌酶( lysozyme)所水解(水解位点在N- 乙酰胞壁酸的Ⅰ碳和N-乙酰葡糖胺的4碳间),从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架” 而死亡 ②四肽尾或四肽侧链( tetrapeptide side chain):是由四个氨基酸分子按L型与D型 交替方式连接而成。在金黄色葡萄球菌中,接在N乙酰胞壁酸上的四肽尾为L-al L-lys→D-ala,其中两种D型氨基酸在细菌细胞壁之外很少出现 ③肽桥或肽间桥( peptide interridge):在金黄色葡萄球菌中,肽桥为甘氨酸五肽 它起着连接前后两个四肽尾分子的“桥梁”作用。目前所知的肽聚糖已超过100种,在这 “肽聚糖的多样性”中,主要的变化发生在肽桥上 (2)磷壁酸( teichoic acid) 是结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖,主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷 酸。磷壁酸可分两类,其一为壁磷壁酸,它与肽聚糖分子间进行共价结合,含量会随培养基 成分而改变,一般占细胞壁重量的10%,有时可接近50%。用稀酸或稀碱可以提取。其二为 跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的膜磷壁酸(又称脂磷壁酸),由甘油磷酸链分子与细胞膜 上的磷脂进行共价结合后形成。其含量与培养条件关系不大。可用45%热酚水提取,也可用 热水从脱脂的冻干细菌中提取。磷壁酸有五种类型,主要为甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸两类, 前者在干酪乳杆菌( Lactobacillus casei)等细菌中存在,后者在金黄色葡萄球菌和芽孢杆 菌属( Bacillωs)等细菌中存在。图3-5表示甘油磷壁酸的构造及其与肽聚糖分子中的N-乙 酰胞壁酸的共价连接方式。 磷壁酸的主要生理功能为:
必需。失去了细胞壁的原生质体，也就丧失了这些重要功能；③阻拦酶蛋白和某些抗生素等 大分子物质（分子量大于 800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物 质的损伤；④赋予细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。 原核生物的细胞壁除了具有以上的共性外，在革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和古生菌中， 还有其各自的特性，这就是细胞壁的多样性。图 3-2 和表 3-1 就是革兰氏阳性和革兰氏阴性 细菌细胞壁在构造和成分上的主要差别。 1、革兰氏阳性细菌的细胞壁 革兰氏阳性细菌细胞壁的特点是厚度大（20~80nm）和化学组分简单，一般只含 90%肽 聚糖和 10%磷壁酸。 又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物(mucocomplex)，是真细菌细 胞壁中的特有成分。革兰氏阳性菌——金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）具典型 的肽聚糖，它的肽聚糖厚约 20~80nm，由 40 层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个 细胞上。肽聚糖分子是由肽与聚糖两部分组成，其中的肽有四肽尾和肽桥两种，聚糖则由 N-乙酰葡糖胺和 N-乙酰胞壁酸相互间隔连接而成，呈长链骨架状（图 3-3）。看似复杂的肽 聚糖分子，若把它的基本组成单位剖析一下，就显得十分简单了（图 3-4）。从图 3-4 可知， 每一肽聚糖单体由三部分组成： ①双糖单位：由一个 N-乙酰葡糖胺通过β-1,4-糖苷键与另一个 N-乙酰胞壁酸相连，后 者为原核生物所特有的已糖。这一双糖单位中的β-1,4-糖苷键很容易被一种广泛分布于卵 清、人的泪液和鼻涕以及部分细菌和噬菌体中的溶菌酶(lysozyme)所水解（水解位点在 N- 乙酰胞壁酸的 1 碳和 N-乙酰葡糖胺的 4 碳间），从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架” 而死亡。 ②四肽尾或四肽侧链(tetrapeptide side chain)：是由四个氨基酸分子按 L 型与 D 型 交替方式连接而成。在金黄色葡萄球菌中，接在 N-乙酰胞壁酸上的四肽尾为 L-ala →D-glu → L-lys → D-ala，其中两种 D 型氨基酸在细菌细胞壁之外很少出现。 ③肽桥或肽间桥(peptide interbridge)：在金黄色葡萄球菌中，肽桥为甘氨酸五肽， 它起着连接前后两个四肽尾分子的“桥梁”作用。目前所知的肽聚糖已超过 100 种，在这一 “肽聚糖的多样性”中，主要的变化发生在肽桥上。 （2）磷壁酸（teichoic acid） 是结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷 酸。磷壁酸可分两类，其一为壁磷壁酸，它与肽聚糖分子间进行共价结合，含量会随培养基 成分而改变，一般占细胞壁重量的 10%，有时可接近 50%。用稀酸或稀碱可以提取。其二为 跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的膜磷壁酸（又称脂磷壁酸），由甘油磷酸链分子与细胞膜 上的磷脂进行共价结合后形成。其含量与培养条件关系不大。可用 45%热酚水提取，也可用 热水从脱脂的冻干细菌中提取。磷壁酸有五种类型，主要为甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸两类， 前者在干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)等细菌中存在，后者在金黄色葡萄球菌和芽孢杆 菌属(Bacillus)等细菌中存在。图 3-5 表示甘油磷壁酸的构造及其与肽聚糖分子中的 N-乙 酰胞壁酸的共价连接方式。 磷壁酸的主要生理功能为：
①其磷酸分子上较多的负电荷可提高细胞周围Mg2的浓度,进入细胞后就可保证细胞膜 上一些需Mg2的合成酶提高活性: ②贮藏磷元素 ③增强某些致病菌如A族链球菌( Streptococcus)对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞 噬以及抗补体的作用: ④赋予革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原 ⑤可作为噬菌体的特异性吸附受体: ⑥能调节细胞内自溶素( autolysin)的活力,借以防止细胞因自溶而死亡。因为在细胞 正常分裂时,自溶素可使旧壁适度水解并促使新壁不断插入,而当其活力过强时,则细菌会 因细胞壁迅速水解而死亡。 2、革兰氏阴性细菌的细胞壁 (1)肽聚糖 革兰氏阴性细菌的肽聚糖可举大肠杆菌为代表。它的肽聚糖埋藏在外膜层之内,是仅由 2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2^3nm),含量约占细胞壁总重的10%,故对机械强度的抵 抗力较革兰氏阳性菌弱。其结构单体与上述革兰氏阳性菌基本相同,差别仅在于 ①四肽尾的第3个氨基酸不是L-1ys,而是被一种只有在原核微生物细胞壁上才有的内 消旋二氨基庚二酸(mDAP)所代替 ②没有特殊的肽桥,其前后两个单体间的连接仅通过甲四肽尾的第4个氨基酸 D-ala的羧基与乙四肽尾的第3个氨基酸——mDAP的氨基直接相连,因而只形成较为疏稀、 机械强度较差的肽聚糖网套(图3-6)。 (2)外膜( outer membrane) 位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层,由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜, 有时也称为外壁(见图3-2)。 脂多糖( lipopolysaccharide,LPS):是位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较 厚(810nm)的类脂多糖类物质,由类脂A、核心多糖( core polysaccharide)和0特异侧 链(0- specific side chain,或称0-多糖或O抗原)三部分组成。其主要功能为: ①其中的类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质一一内毒素的物质基础 ②因其负电荷较强,故与磷壁酸相似,也有吸附Mg2、Ca2等阳离子以提高其在细胞表 面浓度的作用; ③由于LPS结构的多变,决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性,例如, 根据LPS抗原性的测定,国际上己报道过的沙门氏菌属( Salmonella)的抗原型多达2107种 (1983年): ④是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体: ⑤具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能,例如,它可透过若干种较小的分 子(嘌呤、嘧啶、双糖、肽类和氨基酸等),但能阻拦溶菌酶、抗生素(青霉素等)、去污 剂和某些染料等较大分子进入细胞膜。要维持LPS结构的稳定性,必须有足够的“存在。如 果用EDTA等螯合剂去除Ca2和降低离子键,就会使LPS解体。这时,其内壁层的肽聚糖分 子就会暴露出来,因而易被溶菌酶所水解
①其磷酸分子上较多的负电荷可提高细胞周围 Mg2+的浓度，进入细胞后就可保证细胞膜 上一些需 Mg2+的合成酶提高活性； ②贮藏磷元素； ③增强某些致病菌如 A 族链球菌(Streptococcus)对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞 噬以及抗补体的作用； ④赋予革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原； ⑤可作为噬菌体的特异性吸附受体； ⑥能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，借以防止细胞因自溶而死亡。因为在细胞 正常分裂时，自溶素可使旧壁适度水解并促使新壁不断插入，而当其活力过强时，则细菌会 因细胞壁迅速水解而死亡。 2、革兰氏阴性细菌的细胞壁 （1）肽聚糖 革兰氏阴性细菌的肽聚糖可举大肠杆菌为代表。它的肽聚糖埋藏在外膜层之内，是仅由 1~2 层肽聚糖网状分子组成的薄层(2~3nm)，含量约占细胞壁总重的 10%，故对机械强度的抵 抗力较革兰氏阳性菌弱。其结构单体与上述革兰氏阳性菌基本相同，差别仅在于： ①四肽尾的第 3 个氨基酸不是 L-lys，而是被一种只有在原核微生物细胞壁上才有的内 消旋二氨基庚二酸(m-DAP)所代替； ②没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的连接仅通过甲四肽尾的第 4 个氨基酸—— D-ala 的羧基与乙四肽尾的第 3 个氨基酸——mDAP 的氨基直接相连，因而只形成较为疏稀、 机械强度较差的肽聚糖网套（图 3-6）。 （2）外膜(outer membrane) 位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜， 有时也称为外壁（见图 3-2）。 脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）：是位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较 厚（8~10nm）的类脂多糖类物质，由类脂 A、核心多糖(core polysaccharide)和 O-特异侧 链（O-specific side chain，或称 O-多糖或 O-抗原）三部分组成。其主要功能为： ①其中的类脂 A 是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础； ②因其负电荷较强，故与磷壁酸相似，也有吸附 Mg2+、Ca2+等阳离子以提高其在细胞表 面浓度的作用； ③由于 LPS 结构的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性，例如， 根据 LPS 抗原性的测定，国际上已报道过的沙门氏菌属(Salmonella)的抗原型多达 2107 种 （1983 年）； ④是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体； ⑤具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能，例如，它可透过若干种较小的分 子（嘌呤、嘧啶、双糖、肽类和氨基酸等），但能阻拦溶菌酶、抗生素（青霉素等）、去污 剂和某些染料等较大分子进入细胞膜。要维持 LPS 结构的稳定性，必须有足够的 2+存在。如 果用 EDTA 等螯合剂去除 Ca2+和降低离子键，就会使 LPS 解体。这时，其内壁层的肽聚糖分 子就会暴露出来，因而易被溶菌酶所水解
LPS的分子结构较为复杂,现表解如下 类脂A:2个N一乙酰葡糖胺和5个长链饱和脂肪酸 /S/核心多每内核心区|3个2-酮-3-脱氧辛糖酸(KIO 3个L-甘油-D-甘露庚糖(Hep 外核心区5个已糖(Hex),包括葡糖胺、半乳糖、葡萄糖 O-特异侧链:多个4Hex单位,内含葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、甘露糖, 以及阿比可糖(Ab)、大肠杆菌糖( colitose)、副伤寒菌糖 ( paratose)或泰威糖( tyvelose)等 在LPS中,类脂A的种类较少(大约有78种),它是革兰氏阴性细菌内毒素的物质基础, 其结构见图3-7 在LPS的核心多糖区和0-特异侧链区中有几种独特的糖,例如2-酮-3-脱氧辛糖酸 (KD0)、L-甘油-D甘露庚糖和阿比可糖(Abq,即3,6-二脱氧-半乳糖),它们的结构 见图3-8。在沙门氏菌中,LPS中的0特异侧链种类极多,因其抗原性的差异故很易用灵敏 的血清学方法加以鉴定,这在传染病的诊断中有其重要意义,例如由此可对某传染病的传染 原进行地理定位等。 (3)外膜蛋白( outer membrane protein) 指嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种,但多数外膜蛋白的功能还未清楚 其中的脂蛋白(1 Ipoprotein)是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在肽聚糖内壁层上的蛋 白,分子量约为7200。另有两种蛋白研究得较为清楚,都称孔蛋白( porins)。每个孔蛋 白分子是由三个相同分子量(36000)蛋白亚基组成的一种三聚体跨膜蛋白,中间有一直径 约1nm的孔道,通过孔的开、闭,可阻止某些抗生素进入外膜层。已知有两种孔蛋白,其一 是非特异性孔蛋白( nonspecific porin),其充水孔道可通过分子量小于800~900的任何亲 水性分子,如双糖、氨基酸、二肽和三肽;另一为特异性孔蛋白( specific porin或 specific channel protein),其上存在专一性结合位点,只容许一种或少数几种相关物质通过,其中 最大的孔蛋白可通过分子量较大的物质,如维生素B12和核苷酸等。除脂蛋白和孔蛋白外 还有一些外膜蛋白与噬菌体的吸附或细菌素的作用有关。 (4)周质空间*( periplasmic space, periplasm) 又称壁膜间隙。在革兰氏阴性细菌中,一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间(宽约 12151 呈胶状。在周质空间中,存在着多种周质蛋白( periplasmic proteins),包 ①水解酶类,例如蛋白酶、核酸酶等 ②合成酶类,例如肽聚糖合成酶: ③结合蛋白(具有运送营养物质的作用) ④受体蛋白(与细胞的趋化性相关)。周质蛋白可通过渗透休克法( osmotic shock) 或称“冷休克”的方法释放。此法系根据突然改变渗透压并使细胞发生物理性裂解的原理
LPS 的分子结构较为复杂，现表解如下： 在 LPS 中，类脂 A 的种类较少（大约有 7~8 种），它是革兰氏阴性细菌内毒素的物质基础， 其结构见图 3-7。 在 LPS 的核心多糖区和 O-特异侧链区中有几种独特的糖，例如 2-酮-3-脱氧辛糖酸 （KDO）、L-甘油-D-甘露庚糖和阿比可糖（Abq, 即 3,6-二脱氧-D-半乳糖），它们的结构 见图 3-8。在沙门氏菌中，LPS 中的 O-特异侧链种类极多，因其抗原性的差异故很易用灵敏 的血清学方法加以鉴定，这在传染病的诊断中有其重要意义，例如由此可对某传染病的传染 原进行地理定位等。 （3）外膜蛋白(outer membrane protein) 指嵌合在 LPS 和磷脂层外膜上的蛋白。有 20 余种，但多数外膜蛋白的功能还未清楚。 其中的脂蛋白(lipoprotein)是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在肽聚糖内壁层上的蛋 白，分子量约为 7200。另有两种蛋白研究得较为清楚，都称孔蛋白（porins）。每个孔蛋 白分子是由三个相同分子量（36000）蛋白亚基组成的一种三聚体跨膜蛋白，中间有一直径 约 1nm 的孔道，通过孔的开、闭，可阻止某些抗生素进入外膜层。已知有两种孔蛋白，其一 是非特异性孔蛋白(nonspecific porin)，其充水孔道可通过分子量小于 800~900 的任何亲 水性分子，如双糖、氨基酸、二肽和三肽；另一为特异性孔蛋白(specific porin 或 specific channel protein)，其上存在专一性结合位点，只容许一种或少数几种相关物质通过，其中 最大的孔蛋白可通过分子量较大的物质，如维生素 B12 和核苷酸等。除脂蛋白和孔蛋白外， 还有一些外膜蛋白与噬菌体的吸附或细菌素的作用有关。 (4）周质空间* (periplasmic space, periplasm) 又称壁膜间隙。在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间（宽约 12~15nm），呈胶状。在周质空间中，存在着多种周质蛋白（periplasmic proteins），包 括： ①水解酶类，例如蛋白酶、核酸酶等； ②合成酶类，例如肽聚糖合成酶； ③结合蛋白（具有运送营养物质的作用）； ④受体蛋白（与细胞的趋化性相关）。周质蛋白可通过渗透休克法（osmotic shock） 或称“冷休克”的方法释放。此法系根据突然改变渗透压并使细胞发生物理性裂解的原理