细菌细胞壁对细菌功能的影响-周纯华
绪论 第一章第二章

周德庆微生物教程(第二版)绪论本章主要内容:1. 微生物与微生物学 2.微生物学的发展 3.微生物的特点4.微生物学及其研究内容5.微生物与食品工业第一节微生物和微生物学一、微生物定义及其类群微生物(Microorganism,microbe )是对所有形体微小、结构简单的(单细胞的或个体结构较为简单的多细胞的、或没有细胞结构的)低等生物的通称。
二、微生物的特点l.体积小,面积大 2.吸收多,转化快(代谢能力强) 3.生长旺,繁殖快 4.适应强,易变异 5.分布广,种类多认识微生物的四大障碍:1. 个体过于微小 2.群体外貌不显 3.种间杂居混生 4.形态与作用后果难以认识人类对微生物世界的认识过程1.史前期:感性认识阶段2.初创期:形态学发展阶段3.奠基期:生理学发展阶段4.发展期:微生物生化的研究发展阶段5.成熟期:分子生物学水平的研究发展阶段一、史前时期(8000年前-1676) (微生物学的经验时期利用微生物)8000年前——曲蘖酿酒,4000年前——酿酒普及,–埃及人-烤制面包和酿制果酒。
2500年前——酿酱、醋,麦曲治泻;公元6世纪——《齐民要术》记载了制曲、酿酒、制酱和酿醋等工艺;提倡轮作;采用盐渍、糖渍、干燥、酸化等方法——防止食物变质;在我国隆庆年间就开始用人痘预防天花。
关于人痘和牛痘接种预防天花的历史:我国11世纪开始接种人痘;18世纪后叶,Jenner 发明牛痘二、启蒙时期-形态学期(1676-1861)微生物的发现与显微镜的发明有关1590年——[荷]詹森兄弟制作了第一台显微镜。
1664年——[英]罗伯特.虎克用自制的显微镜并描述了霉菌的子实体结构。
1676年——[荷]商人列文.虎克(微生物学开山祖)第一个详细描述―微动体‖形态1680年——显微镜放大270倍三、奠基期——生理学期(1861-1897)微生物生理学的研究时期建立了一套独特的研究方法,寻找各种传染病病原菌。
青霉素对枯草芽孢杆菌破壁效果研究

青霉素对枯草芽孢杆菌破壁效果研究周靖波;周娅;黄宗泳;姚正辉;张新武;黄继红【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2011(039)012【摘要】[目的]研究枯草芽孢杆菌生长期添加青霉素时的破壁效果.[方法]为使细菌释放出细胞内的有效活性物质,采用青霉素干扰微生物细胞壁形成的方法,研究不同的青霉素添加量对细胞的破壁效果.[结果]通过检测破壁前后菌体光密度变化值得出,在枯草芽孢杆菌的生长期,青霉素添加量对菌体光密度的变化有明显影响,青霉素添加量为25 mg/Kg,作用时间4 h,温度30℃时,光密度变化值(AOD)最高,达0.695,说明此时破壁效果最佳.[结论]青霉素对细胞具有一定的破壁效果,推测根据需要可以适量添加青霉素,使细菌释放出细胞内的物质.【总页数】2页(P6950-6951)【作者】周靖波;周娅;黄宗泳;姚正辉;张新武;黄继红【作者单位】广东省佛山市石门中学,广东佛山528248;广东省佛山市石门中学,广东佛山528248;广东省佛山市石门中学,广东佛山528248;广东省佛山市石门中学,广东佛山528248;河南工业大学生物工程学院,河南郑州,450042;河南工业大学生物工程学院,河南郑州,450042;河南省食品工业科学研究所生命科学技术中心,河南郑州,450053【正文语种】中文【中图分类】R978.1+1【相关文献】1.破壁料理机的细胞壁破壁效果评价方法的研究 [J], 苗帅;项云峰2.重组枯草芽孢杆菌生产青霉素G酰化酶发酵条件的研究 [J], 徐志南;陈秀奇;陈新爱;岑沛霖3.表面活性剂法破壁提取青霉素酰化酶 [J], 李涛4.破壁方法对金葡球菌细胞结合青霉素活力的影响 [J], 陈建华5.微波辐射对青霉素菌渣破壁效果的影响 [J], 韩洪军;牟晋铭;马文成;贾胜勇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
细胞壁的结构和功能的研究进展

细胞壁的结构和功能的研究进展细胞壁是植物细胞、藻类和菌类细胞中的一种外部结构,由多种化合物组成。
它的主要作用是保护细胞、维持细胞形态和结构、提供机械强度和支持、促进细胞间交流等。
细胞壁的化学组成细胞壁由纤维素、半纤维素、蛋白质和杂多糖等组成。
在不同物种的细胞中,细胞壁的化学成分和比例也有所不同。
在植物细胞中,细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素等组成。
其中纤维素是细胞壁的主要成分,它是一种强度很高的聚糖,由许多葡萄糖分子组成的长链所形成。
半纤维素则由各种多糖构成,类似于丝状的材料,可以增加细胞壁的韧性和延展性。
同时,细胞壁中还含有许多的蛋白质,这些蛋白质可以为细胞壁提供机械支撑,增加其强度和稳定性。
在菌类细胞中,细胞壁由肽聚糖构成,其中最常见的是二肽聚糖,即N-酰葡糖胺和N-乙酰葡糖胺分子的脱水缩合产生的链状物质,被称为“肽聚糖骨架”,起到支持或保护细胞的作用。
细胞壁的结构细胞壁的结构和化学组成密切相关。
在细胞壁中,纤维素和半纤维素通常形成了网状结构,它们穿过细胞壁,并与其他成分如蛋白质、杂多糖等相互交织。
这种结构可以增加细胞壁的稳定性和强度。
在植物细胞的细胞壁中,主要有三层结构,即原生质膜、细胞壁中的原生质层和次生细胞壁。
原生质膜是植物细胞的表面膜之一,包裹着活细胞体。
原生质层是一层厚约0.1微米的层,包裹在细胞壁内部,由纤维素和半纤维素以及其他一些杂多糖形成的网状结构构成。
次生细胞壁是发生在原有细胞壁外侧的一层次生墙。
这层次生墙通常由纤维素及其衍生物的面向线性排列,构成细胞壁的主要材料,同时也包括其他一些杂多糖。
菌类细胞的细胞壁通常分为两种形态:革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌。
两者细胞壁的结构和组成有所不同。
革兰氏阳性细菌的细胞壁主要由厚壳多糖、肽聚糖和传导酸等组成,而革兰氏阴性细菌的细胞壁中则添加了一层薄的不含硝酸物质的糖脂层,其中包括脂质A。
细胞壁的生物学功能细胞壁是一种具有广泛生物学功能的结构。
环境工程微生物 周群英 课后笔记 知识点总结 课后习题答案 考研真题详解答案

环境工程微生物周群英课后笔记知识点总结微生物在环境工程中的作用微生物在环境工程中起着重要作用,主要包括以下几个方面: 1. 生物降解污染物:微生物能够降解各种种有机物,包括污水中的有机物、工业废水中的有机物以及土壤中的有机污染物等。
微生物通过吸附、降解、转化等方式将有机污染物转化为无害的物质。
2. 污泥处理:微生物在污水处理中起着重要作用,通过降解有机物和氮磷的转化,帮助去除有机物和氮磷等污染物。
3. 废弃物处理:微生物可以将有害废物转化为无害物质,如厌氧微生物可以将有机物转化为甲烷等。
4. 水质净化:微生物通过吸附、降解等方式去除水体中的污染物,改善水体质量。
微生物的分类微生物按照生物学分类可以分为原核生物和真核生物。
原核生物包括细菌和蓝藻,真核生物包括真菌和原生动物。
细菌细菌是一类原核生物,形态多样,常见的有球菌、杆菌、弯曲菌等。
细菌具有以下特点: - 无真核膜和真核器官; - 细胞壁主要由肽聚糖组成; - 可以进行无氧呼吸和厌氧呼吸。
蓝藻蓝藻也属于原核生物,主要特点是可以固氮和进行光合作用。
蓝藻通过光合作用产生氧气,起到重要的生态作用。
真菌真菌属于真核生物,包括酵母菌、霉菌和伞菌等。
真菌具有以下特点: - 细胞壁主要由纤维素和壳聚糖组成; - 能够进行有丝分裂。
原生动物原生动物是真核生物中的一类微生物,包括草履虫、滞虫等。
原生动物在自然界中广泛分布,常见于水体和土壤中。
微生物的养殖方法微生物的养殖方法主要包括单株培养和混合培养。
单株培养单株培养是指将一株微生物分离出来,通过培养基和条件培养出这一株微生物。
而后,可以通过这一株微生物的培养,进一步研究微生物的生物学特性。
混合培养混合培养是指将多种微生物混合在一起进行培养。
混合培养方法可以模拟真实的环境中微生物的生长情况,有助于研究微生物之间的相互作用和生态系统的特性。
课后习题答案1.什么是微生物?答:微生物是一类微小的生物体,包括细菌、蓝藻、真菌和原生动物等。
细菌群体感应调节系统的研究-周纯华

细菌群体感应调节系统的研究兽医学院2010级动物丁颖班周纯华201030710330摘要:细菌与细菌之间的信息交流是通过相互交换一种自动诱导物(autoinducer)的信号分子来实现的。
这种信息交换的过程被称为群体感应(quorum system)。
细菌根据这种特定信号分子浓度的变化来监测环境中其它细菌数量的变化。
细菌的群体感应系统分为种内和种间信息交流两大类。
细菌间的信息交流涉及到细菌的多种生理功能,如细菌的致病能力等。
因此研究细菌间的信息交流有可能找到一条新的防治细菌感染途径。
[1]关键词:群体感应;N-酰基高丝氨酸内酯(AHL);多肽(AIP);呋喃酰硼酸二酯(AI)长期以来人们一直以为只有多细胞生物中存在细胞与细胞之间细信息交流,而细菌往往被认为以单纯的单个细胞的生存方式存在于环境中。
然而进入20世纪90年代以后,人们认识到细胞间信息交流不限于真核生物,在原核生物如革兰氏细菌中同样存在着细胞与细胞之间的信息交流。
细菌根据这些信号分子的浓度监测周围环境中自身或其他细菌的数量变化,并通过信号分子发出信号,启动菌体中相关基因的表达,改变和协调它们之间的行为,共同展示出它们的某些生理特性,从而表现出单个细菌无法从事的某些生理功能和调节机制。
这一调控系统被称为细菌的群体感应调节(quorum sensing,QS)。
今年研究证实,QS参与细菌的多种生理行为和生物学功能的调控,包括菌体生物发光,浮游,生物膜形成,抗生素合成,病原致病因子产生等。
[2]1.细菌种内特异性的群体感应系统1.1革兰氏阳性细菌的群体感应系统革兰氏阳性细菌主要以多肽(autoinducing polypeptides,简称AIP)为信号分子。
[3]所有的AIP分子都是在细胞质中由前导肽切割、加工而成为成熟的信号分子。
AIP分子的氨基酸残基一般为8~9,C端第5位是一个保守的半胱氨酸,它与C末端的氨基酸残基以硫酯键相连,形成类酯。
浅述细菌细胞壁对细胞功能的影响

浅述细菌细胞壁对细胞功能的影响张颖 2009级动物科学类丁颖班【摘要】细胞壁是包围在细菌最外层的固体物质,它不是维持细胞生命所必需的,但细菌细胞壁结构的完整性对于维持细胞正常生理功能有着重要作用。
细菌L型是细菌细胞壁部分缺损或完全丧失而形成的细菌,具有一定的致病性,且免疫性也发生变化,导致细胞功能的改变。
细胞壁缺陷细菌可能发生包括形态、培养特性、代谢活性、抗原性、致病性及药物敏感性等与其亲代细菌性不同的多种形状的改变。
【关键词】细胞壁细菌L型抗原性致病性敏感性免疫功能细胞壁是细菌最外层结构,坚韧而具弹性,承担着保持细菌形态的作用。
其化学组成因细菌种类不同而有差别,但都具有粘肽层。
细菌L型是细菌细胞壁缺陷型,是细菌的重要形态变异,也可能是细菌抵抗不良环境的一种方式。
其具有一定的耐药性,并保持一定的毒力。
细胞壁在医学上有重要作用,如机体对细菌的反应主要是对细胞壁的毒性或抗原性而发生的。
本文就白色念球菌等细菌细胞壁的抗原性、致病性、对药物的敏感性及与红细胞免疫功能改变的相关性的研究进展综述如下。
1、白色念球菌的细胞壁甘露糖蛋白65的抗原性1.1 白色念球菌的细胞壁甘露糖蛋白的生物学性质白色念球菌(Candida albi cans)是常见的条件致病菌,在一定条件下(如机体抵抗力下降时)可引起阴道念珠菌炎,该病是育龄妇女中发病率较高的一种感染性疾病,3/4的女性在一生中至少有一次外阴阴道念珠菌炎的经历,其中5%~10%不止一次发病[1]。
白色念球菌细胞壁由ß-葡聚糖、甘露糖蛋白和少量的壳多糖(几丁质)组成,而细胞壁的甘露糖蛋白是白色念球菌的主要抗原成分。
白色念球菌致病的首要条件就是黏附性,主要是通过细胞壁上的甘露糖蛋白与宿主细胞表面的受体分子相互作用而实现的。
细胞壁上的甘露糖蛋白是介导黏附的完整的复合体,在细菌的致病性方面具有重要作用,成为其侵袭宿主组织的第一步,其中甘露糖和蛋白质在黏附过程中起同等重要作用,缺一不可。
细菌细胞壁对细胞抗原性的影响

细菌细胞壁对细胞抗原性的影响摘要:由于细菌细胞壁的复杂性与多样性,其也拥有了复杂的抗原性。
革兰氏阳性细菌细胞壁上的磷壁酸(LTA)和革兰氏阴性细菌的外膜层的脂多糖(LPS)和外膜蛋白(OMP)等就具有抗原性,对细菌细胞壁的抗原性有重要意义。
细菌细胞壁(cell wall)是位于细胞最外边且内侧紧贴细胞膜的一层厚实、坚韧的外被,主要有肽聚糖组成。
用革兰氏染色可把细菌主要分成革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性菌两种。
革兰氏阳性细菌细胞壁由肽聚糖和磷壁酸组成。
阴性细菌细胞壁由肽聚糖和外膜层组成,其中外膜层包括脂多糖(LPS)、磷脂和脂蛋白,外膜蛋白指的是嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白质。
要了解细菌细胞壁对细胞抗原性的重要性,首先要了解何谓抗原。
抗原是诱导机体产生抗体,并能与抗体发生反应的物质。
决定抗原性的特殊化学基团,大多存在于抗原物质的表面,有些存在于抗原物质的内部,须经酶或其他方式处理后才暴露出来。
一个天然抗原物质可有多种和多个决定簇。
抗原分子越大,决定簇的数目越多。
抗原是多种多样的,按化学分类,可分为蛋白质抗原、类脂抗原、多糖抗原与核酸抗原。
磷壁酸是存在于一些革兰氏阳性菌细胞壁中的一类多糖。
其结构特征是,以通过磷酸二酯键连接的糖醇(甘油或核糖醇)为主链;一部分糖基多数作为侧链接在糖醇的羟基上,也可作为主链的一部分。
LPS是一种水溶性的糖基化的脂质复合物。
OMP是外膜中镶嵌的多种蛋白质的统称。
所以,磷壁酸、LPS与OMP皆可以作为抗原。
磷酸壁抗原性很强,是革兰氏阳性细胞重要的表面抗原,与血清分型有关;在调节离子通过粘液层中起作用;也可能与某些酶的活性有关;某些细菌的磷壁酸,能粘附在人类细胞表面,其作用类似菌毛,可能与致病性有关。
LPS决定革兰氏阴性菌表面抗原决定簇的多样性和是革兰氏阴性细菌内毒素的组要成分。
其中,LPS由类脂A、核心多糖和O-特异侧链(或称O-抗原、O-多糖)组成,类脂A具有致热作用,是革兰氏阴性菌内毒素的毒性成分,通常毒素可作抗原;多糖O-抗原是由若干个低聚糖的重复单位组成的多糖链,即革兰氏阴性细菌的菌体,具有种的特异性,如沙门菌种的细菌根据其O-抗原即可分为2000余个血清型。
细胞壁材料对微生物致病作用的影响

细胞壁材料对微生物致病作用的影响细胞壁是微生物细胞外的一层结构,它具有保护微生物细胞的作用,同时也是微生物致病的重要因素之一。
细胞壁对微生物致病作用的影响主要体现在两个方面,一是细胞壁的结构和组成决定了微生物是否能够在宿主细胞中存活繁殖并引起感染,二是细胞壁的构成也直接决定了微生物对抗宿主免疫系统的能力。
因此,通过改变微生物细胞壁的材料,可以有效的调节微生物的致病作用。
1. 细胞壁胞外多糖对微生物的致病作用细胞壁的胞外多糖是微生物致病的主要因素之一,特别是对于革兰阴性菌,其中的内毒素更是导致许多疾病的罪魁祸首。
这些内毒素能够刺激宿主免疫系统产生炎症反应,导致体内免疫系统的异常活化。
因此,控制细胞壁的胞外多糖水平,可以有效的减少微生物的致病作用。
2. 细胞壁蛋白质对致病作用的影响除了胞外多糖,细胞壁中还包含着细胞壁蛋白质。
这些蛋白质不仅可以直接影响细胞壁的质地、稳定性和形状,还可以通过改变微生物在宿主体内的代谢途径、空间位点和免疫原性等因素影响微生物的致病性。
因此,在控制微生物细胞壁材料中,也要着重考虑细胞壁蛋白质的含量。
3. 细胞壁纤维素对微生物的反应性细胞壁的纤维素是由多种不同的单糖组成的,它对微生物的反应性会直接影响细胞壁的稳定性和质地。
特别是对于真菌和细菌类组成的微生物而言,纤维素可以增加细胞壁的强度和稳定性,提高微生物在宿主体内的繁殖能力和感染力。
4. 细胞壁材料的改变理论细胞壁材料的改变理论是针对微生物细胞壁材料进行改变的一种方法。
通过改变细胞壁材料的组成和结构,可以有效的减少微生物的致病作用。
例如,可以加入一些抗菌物质,如抗生素,来破坏微生物细胞壁的结构和稳定性,从而使微生物失去繁殖和感染的能力。
此外,还可以将一些天然的抗菌物质加入到细胞壁材料中,如抗氧化剂和抗炎物质,以增强微生物对宿主免疫系统的抵抗力。
总之,细胞壁材料对微生物的致病作用具有重要的影响。
通过调节微生物细胞壁的材料,可以有效的减轻微生物的致病作用。
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细菌细胞壁对细菌功能的影响兽医学院2010级动物丁颖班周纯华201030710330【摘要】细胞壁是在细菌细胞的外围,是一层坚韧而具有一定弹性的保护膜。
细胞壁的主要功能是维持细菌外形,保护细菌耐受低渗环境。
细胞壁还具有阻挡有害的物质进入菌体,维持菌体内外离子平衡,参与细胞的正常分裂等作用,并与细菌的致病性、抗原性、对噬菌体和药物的敏感性以及革兰染色特性等密切相关。
【关键词】细胞壁;功能;遗传变异;完整性;自身稳定性;致病性细胞壁是围在细菌最外层的固体物质,虽然它不是组成生命物质的必须组分,但是它对于维持细菌正常的生理功能具有重要的作用。
本文就从细菌细胞壁的组成、结核分枝杆菌的毒性的传播、自溶素对细菌的调控作用等方面来进行综述如下。
1.细菌细胞壁的组成1.1细菌的分类[1]根据细菌细胞壁的构造和化学组成不同,可将其分为革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌。
革兰氏阳性菌的细胞壁较厚(20~80nm),但化学组成比较单一,只含有90%的肽聚糖和10%的磷壁酸;但革兰氏阴性菌的细胞壁较薄(10~15nm),却有多层构造(肽聚糖和脂多糖层等),其化学成分中除含有肽聚糖以外,还含有一定量的类脂质和蛋白质等成分。
此外,两者在表面结构上也有显著不同。
1.2各个组分的具体介绍1.2.1肽聚糖[2]肽聚糖(peptidoglycan),又称粘肽(mucopetide)、糖肽(glycopeptide)或胞壁质,是细菌细胞壁特有的物质。
细胞壁的机械强度有赖于肽聚糖的存在。
合成肽聚糖是原核生物特有的能力。
革兰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。
1.2.1.1聚糖链支架由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸通过以β-1,4糖苷键交替连接起来,构成肽聚糖骨架。
溶菌酶是一种可以作用于肽聚糖β-1,4糖苷键的分解酶,可将肽聚糖分解成许多N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸,从而破坏细胞壁的骨架,它广泛存在于卵清、人的泪液和鼻腔、部分细菌和噬菌体内。
1.2.1.2四肽侧链一般是由4个氨基酸连接成的短肽链连接在N-乙酰胞壁酸分子上。
在革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌中4个氨基酸是按L型与D型交替排列的方式连接而成的,即L-丙氨酸,D-谷氨酸,L-赖氨酸,D-丙氨酸。
在革兰氏阴性菌菌如大肠杆菌中为L-丙氨酸,D-谷氨酸,m-DAP(内消旋二氨基庚二酸),D-丙氨酸。
两者的差异主要在第3个氨基酸分子上。
1.2.1.3五肽交联桥肽桥将相邻“肽尾”相互交联形成高强度的网状结构。
不同细菌的肽桥类型不同。
在革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌中肽桥为甘氨酸五肽,这一肽桥的氨基端与甲肽尾中的第4个氨基酸的羧基相连接,而它的羧基端则与乙肽尾中的第3个氨基酸的氨基相连接,从而使前后两个肽聚糖单体交联起来形成网状结构;在革兰氏阴性菌如大肠杆菌中没有特殊的肽桥,其前后两个单体间的联系仅由甲肽尾的第4个氨基酸D-丙氨酸的羧基与乙肽尾第3个氨基酸m-DAP的氨基直接相连形成了较稀疏、机械强度较差的肽聚糖网套。
目前所知的肽聚糖有100多种,而不同种类的区别主要表现在肽桥的不同。
1.2.2磷壁酸磷壁酸又称垣酸,是革兰氏阳性菌细胞壁所特有的成分,约占细胞干重的50%。
主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。
根据结合部位不同可分为两种类型:壁磷壁酸和膜磷壁酸。
磷壁酸的主要生理功能为:①协助肽聚糖加固细胞壁;②提高膜结合酶的活力。
因磷壁酸带负电荷,可与环境中的Mg等阳离子结合,提高这些离子的浓度,以保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的需要;③贮藏磷元素;④调节细胞内自溶素的活力,借以防止细胞因自溶而死亡;⑤作为某些噬菌体特异性吸附受体;⑥赋予G细菌特异的表面抗原,因而可用于菌种鉴定;⑦增强某些致病菌(如A族链球菌)对宿主细胞的粘连,避免被白细胞吞噬,并有抗补体的作用。
1.2.3外膜也称外壁,是革兰氏阴性菌所特有的结构。
它位于细胞壁的最外层,厚18~20nm。
由脂多糖、磷脂双分子层与脂蛋白组成。
因含有脂多糖,也常被称为脂多糖层。
外膜的内层是脂蛋白,连接着磷脂双分子层与肽聚糖层;中间是磷脂双分子层,它与细胞膜的脂双层非常相似,只是其中插有跨膜的孔蛋白;外层是脂多糖。
1.2.4脂多糖(LPS)脂多糖是革兰氏阴性菌细胞壁所特有的成分,位于革兰氏阴性菌细胞壁最外面的一层较厚(8~10nm)的类脂多糖类物质,由类脂A、核心多糖和O-特异侧链3部分组成。
类脂A是由2个氨基葡萄糖组成的二糖,分别与磷酸和长链脂肪酸相连;核心多糖是由5~10种糖,主要是己糖或己糖胺组成;O-特异侧链(也称O-抗原)是由3~5个单糖组成的多个重复单位聚合而成,O-抗原具有抗原特异性。
LPS主要功能有:①类脂A是革兰氏阴性菌致病性内毒素的物质基础;②与磷壁酸相似,也有吸附Mg、Ca等阳离子以提高这些离子在细胞表面浓度的作用;③由于LPS结构的变化,决定了革兰氏阴性菌细胞表面抗原决定簇的多样性。
据统计(1983),国际上已报道根据LPS的结构特性而鉴定过沙门氏菌属的表面抗原类型多达2107个;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。
脂多糖要维持其结构的稳定性需要足量Ca的存在。
如果用螯合剂除去Ca,LPS就解体。
这时,革兰氏阴性菌的内壁层肽聚糖就暴露出来,因而就可被溶菌酶所水解。
1.2.5膜蛋白蛋白质在革兰氏阴性菌细胞壁中含有较多的蛋白质,主要有外膜蛋白、脂蛋白、嵌合在脂多糖和磷脂层上的蛋白等。
另外还有存在于周质空间的周质蛋白(包括各种负责溶质运输的蛋白以及各种水解酶类和某些合成酶类)。
在革兰氏阴性菌细胞壁中也有蛋白质,但含量较少。
2.细菌细胞壁的致病性2.1结核分枝杆菌的危害[3]结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)是一种致病性的病原菌,它可以引起的具有传染性的结核病(Tuberculosis)。
目前由于艾滋病的大规模流行以及多重耐药性(MDR)菌株的广泛产生,已再度成为对人类健康最大的威胁之一。
(Peterson,2005;Van Rie,2006)我国是结核病疫情最严重的国家之一,结核病患者数量居世界第二位。
分枝杆菌的细胞壁结构独特,对细菌的生命、形态、毒性传播的非常重要,也是目前多数抗结核药物作用的靶位点。
2.2分枝杆菌中的致病成分分枝杆菌细胞壁中具有两种重要的成分,即mAGP(mycolic acid-arabinogalactan-petidoglycan)和LAM(lipoarabinomannan)mAGP 是细胞壁的核心结构,为一种复杂的脂多糖肽,由分支杆菌酸、阿拉伯聚糖半乳聚糖和肽聚糖三种成分组成。
mAGP直接影响了细胞壁的完整性(Brennan,2003;Crick,2004)是药物作用的良好靶点。
LAM是分支杆菌细胞壁中的另一种重要组分,主要由与细胞膜相连的肌醇脂、甘露聚糖和阿拉伯聚糖三种成分组成,它主要与细菌导致的免疫应答及毒性的传播等有关(Chatterjee,1998)。
3.细菌细胞壁能维持自身稳定3.1自溶素对细菌的调控[4]细菌自身产生的可以降解细菌细胞壁的蛋白水解酶称为自溶素(autolysin)。
肽聚糖是细菌细胞壁的重要组分之一,自溶素主要指肽聚糖水解酶。
自溶素与细菌细胞壁更新改建、细胞分裂、细胞粘附、生物膜形成、基因感受态等一系列代谢活动密切相关,对细菌生存和致病毒力至关重要。
自溶素活性受到严格调控,既保证细菌细胞壁适度降解满足其生存和攻击宿主的要求,又防止自溶素过度降解细胞壁造成细菌自溶。
2005年,Brown等首先报道变异链球菌Smu0630蛋白,其结构符合自溶素基本结构特征。
功能研究显示,Smu0630缺失,细菌形成长链,生物膜粗糙不成熟。
随后,Shibata等在筛选肽聚糖水解酶的实验中发现了同种蛋白,通过研究其对生物膜和细菌长链形成的作用,证实该蛋白是一种自溶素,命名为AtlA,编码基因为atlA。
BLAST 检索和抗体筛选结果表明AtlA可能是变异链球菌所特有的,口腔中的其他链球菌缺乏其同源物。
Chatfield等对表皮葡萄球菌(Staphylococcus)和乳酸乳球菌的研究表明,自溶素直接介导细菌间的粘附作用,启动细菌表面间的粘附。
粘附的分子机制是自溶素导致的细菌细胞壁肽聚糖的破坏。
AtlA的变异株细菌不能形成正常的生物膜,环境中有蔗糖存在时,生物膜呈稀疏的团块状,表面粗糙,状如海绵,孔隙较大,单位面积里的细菌较亲代相比少30%。
没有蔗糖存在时,则失去形成生物膜的能力。
加入纯化的AtlA后,这些缺陷完全恢复正常。
进一步研究表明,变异株生物膜内的细菌结构异常,使其易于形成长链结构,生物膜的异常结构可能源于长链的形成。
3.2双歧杆菌对宿主的作用双歧杆菌是重要的生理性细菌,维护机体的生理生态平衡,具有免疫调节、抗感染和抗肿瘤作用。
双歧杆菌及其细胞壁成分作为免疫调节剂经口服或非胃肠道途径应用均有增强宿主的免疫功能,促进各种细胞因子和抗体产生,促进自溶素的合成,提高NK细胞和巨噬细胞活性,增强局部或全身的防御功能[5]。
方宇红等也证实双歧杆菌有增强机体特异与非特异性免疫功能的作用,从而提高对感染的抵抗力。
[6]3.3D-氨基酸的作用[7]在细菌等低等生物中,D-丙氨酸不仅作为能量储存也作为细菌细胞壁的组成成分,它直接参与相邻肽聚糖的交联。
在革兰阳性菌中,D-丙氨酸还不同程度的存在于细胞壁中的胞壁酸和磷壁酸脂之中,具有调节自溶素的活性。
3.4总结从上述资料中可以看出细菌细胞壁有能量储存的作用,另外,细菌细胞壁与自溶素之间是相互调节、相互作用的。
这说明细菌细胞壁的溶解与生成不是被动的,而是与细菌细胞壁中的某些成分有关系。
从而可以推断出细菌细胞壁对于维持细菌自身的稳定具有重要作用。
此外,细菌细胞壁还可以使宿主细胞产生免疫反应,从而与宿主形成一种共生的有利关系。
4.细菌细胞壁对整体完整性的影响4.1壳聚糖对细菌细胞壁的损害[8]壳聚糖(chitosan)又称甲壳胺,是甲壳素脱乙酰基而形成的天然高分子量的直链型多糖,具有聚阳离子型电解质的特性。
分子量可达数十万,但壳聚糖水溶性差,限制了应用。
对壳聚糖进行降解可形成低分子量的壳寡聚糖(Chitooligo sacchairide)。
壳寡聚糖有水溶性好、功能作用大和生物活性高等特点,已开始应用与医药保健品等领域。
壳寡聚糖可以抑制口腔致龋性细菌的生长并抑制对羟基磷灰石(HA)表面的粘附。
当壳寡聚糖作用于细菌后,细菌细胞壁的通透性增加,对细胞内物质的保护功能明显降低,细菌的相关代谢活动同时也可能受到影响。
这表明细菌细胞壁的完整性被破坏。
从上述资料中可以看出,细菌细胞壁与生物膜有相似的功能,即可以使细胞内的物质在菌体内而不泄露于菌体外。