细菌的细胞壁是全透性的吗?



1.细菌细胞壁的成分

细胞壁(cell wall)位于菌细胞的最外层,包绕在细胞膜的周围。是一种膜状结构,组成较复杂,随不同细菌而异。用革兰染色法可将细菌分为两大类,即革兰阳性(G+)菌和革兰阴性(G-)菌。两类细菌细胞壁的共有组分为肽聚糖,但分别拥有各自的特殊组分。

革兰阳性菌细胞壁特殊组分:G+菌的细胞壁较厚(20~80nm),除含有15~50层肽聚糖结构外,大多数尚含有大量的磷壁酸(teichoic acid),少数是磷壁醛酸(teichuronic acid),约占细胞壁干重的50%。

革兰阴性菌细胞壁特殊组分:G-菌细胞壁较薄(10~15nm),但结构较复杂。除含有1~2层的肽聚糖结构外,尚有其特殊组分外膜(outer membrane),约占细胞壁干重的80%。

细菌的细胞壁是全透性的吗?


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此外,某些细菌(如分枝杆菌)细胞壁含有丰富脂质,这与上述G+和G-菌细胞壁结构显著不同,因此这类细菌具有特殊的生物学性状和致病特点。

2.细胞壁的主要功能及相关的医学意义

(1)保护细菌和维持菌体形态:细菌细胞壁坚韧而富弹性,其主要功能是维持菌体固有的形态,并保护细菌抵抗低渗环境。细菌细胞质内有高浓度的无机盐和大分子营养物质,其渗透压高达506.6~2533.1kPa(5~25个大气压)。由于细胞壁的保护作用,使细菌能承受内部巨大的渗透压而不会破裂,并能在相对低渗的环境下生存。

(2)物质交换:细胞壁上有许多小孔以及特定转运蛋白,可参与菌体内外的物质交换。

(3)与致病性有关:乙型溶血性链球菌表面的M蛋白与LTA结合,在细菌表面形成微纤维(microfibril),可介导菌体与宿主细胞黏附,是该菌的重要致病物质。金黄色葡萄球菌的A蛋白和乙型溶血性链球菌的M蛋白具有对抗免疫细胞的吞噬功能。磷壁酸和LPS具有抗原性,可以诱发机体的免疫应答。LPS是内毒素,可使机体发热,白细胞增加,严重时可致休克死亡。

(4)与耐药性有关:G+菌肽聚糖缺失可使作用于细胞壁的抗菌药物失效(见L-型细菌);G-菌外膜通透性的降低阻止某些抗菌药物进入和外膜主动外排(泵出)抗菌药物,成为细菌重要的耐药机制。

(5)与静电性有关:磷壁酸和LPS均带负电荷,能与Mg2+等双价离子结合,有助于维持菌体内离子的平衡,调节细菌生理代谢。但G+菌磷壁酸带更多的负电荷,故等电点更低(G+菌等电点为pH2~3,G-菌为pH4~5),故更易与带正电荷的碱性染料结晶紫结合,被染成紫色。

(6)其他:G+菌的磷壁酸是重要表面抗原,血清型分类有关。LPS也可增强机体非特异性抵抗力,并有抗肿瘤等有益作用。

——《医学细胞生物学》第9版




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