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革兰氏阳性菌

革兰氏阳性菌是一种致病菌。革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌是利用革兰氏染色法来鉴别的两大类细菌。大多数化脓性球菌都属于革兰氏阳性菌,它们能产生外毒素使人致病,而大多数肠道菌多属于革兰氏阴性菌,它们产生内毒素,靠内毒素使人致病。

自然界存在多种多样病菌,如何将这些病菌加以鉴别、分类,并选择有效药物进行治疗这是很重要的问题。革兰氏染色法,能够把细菌分为两大类:采用这种染色方法,是先用结晶紫来染细菌,所有细菌都染成了紫色,然后再涂以革兰氏碘液,来加强染料与菌体的结合,再用95%的酒精来脱色20~30秒钟,有些细菌不被脱色,仍保留紫色,有些细菌被脱色变成无色,最后再用番红或沙黄复染1分钟,结果已被脱色的细菌被染成红色,未脱色的细菌仍然保持紫色,不再着色,这样,凡被染成紫色的细菌称为革兰氏阳性菌(G+菌);染成红色的称为革兰氏阴性菌(G-菌)。

常见的革兰氏阳性菌有:葡萄球菌(Staphylococcus)、链球菌(Streptococcus)、肺炎双球菌、炭疽杆菌、白喉杆菌、破伤风杆菌等;常见的革兰氏阴性菌有痢疾杆菌、伤寒杆菌、变形杆菌、及霍乱弧菌等。

在治疗上,大多数革兰氏阳性菌都对青霉素敏感(结核杆菌对青霉素不敏感);而革兰氏阴性菌则对青霉素不敏感(但奈瑟氏菌中的流行性脑膜炎双球菌和淋病双球菌对青霉素敏感),而对链霉素、氯霉素等敏感。所以首先区分病原菌是革兰氏阳性菌还是阴性菌,在选择抗生素方面意义重大。

革兰氏阳性菌细胞壁较厚,约20~80nm。肽聚糖含量丰富,有15~50层,每层厚度1nm,约占细胞干重的50~80%。此外,尚有大量特殊组份磷壁酸(teichoic acid)。磷壁酸是由核糖醇(ribitol)或甘油(glycerol)残基经由磷酸二键互相连接而成的多聚物。磷壁酸分壁磷壁酸(wall teichoic acid)和膜磷壁酸(membrane teichoic acid)两种,前者和细胞壁中肽聚糖的n-乙酰胞壁酸连结,膜磷壁酸又称脂磷壁酸(lipteichoic acid)和细胞膜连结,另一端均游离于细胞壁外。磷壁酸抗原性很强,是革兰氏阳性菌的重要表面抗原;在调节离子通过粘肽层中起作用;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。此外,某些革兰氏阳性菌细胞壁表面还有一些特殊的表面蛋白,如a蛋白等,都与致病有关。

革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构显著不同,导致这两类细菌在染色性、抗原性、毒性、对某些药物的敏感性等方面的很大差异。

革兰氏染色的结果取决于细菌细胞壁的结构即革兰氏染色原理为:G菌:细胞壁厚,肽聚糖网状分子形成一种透性障,当乙醇脱色时,肽聚糖脱水而孔障缩小,故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上。呈紫色。

Gˉ菌:肽聚糖层薄,交联松散,乙醇脱色不能使其结构收缩,其脂含量高,乙醇将脂溶解,缝隙加大,结晶紫-碘复合物溶出细胞壁,沙黄复染后呈红色。革兰氏阳性菌细胞壁厚约20-80nm,有15-50层肽聚糖片层,含20-40%的磷壁酸。革兰氏阴性菌细胞壁厚约10nm,仅2-3层肽聚糖,另外还有脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。

放线菌(Actinomycete)是另一大类革兰氏阳性菌,根据DNA中鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的含量,放线菌被称为高G+C革兰氏阳性菌,而厚壁菌被称为低G+C革兰氏阳性菌。如果细胞的第二层膜是衍生特征,这两类革兰氏阳性菌可能是细菌基部的分支,否则它们可能组成关系相对较近的单系群。它们被认为可能是古细菌和真核生物的祖先,因为它们都缺乏第二层膜,并且具有一些生化上的相似性,比如含有固醇类。此外,尽管恐球菌-栖热菌(Deinococcus-Thermus)类细菌结构上类似革兰氏阴性菌,但也可被染成革兰氏阳性

革兰氏染色原理目前有三种观点:等电点学说、化学学说和渗透学说。

革兰氏阳性菌的等电点在pH2-3,比阴性菌(pH4-5)低,加之碘为弱氧化剂,可降低革兰氏阳性菌的等电点,致使两类菌的等电点差异扩大,因此阳性菌和碱性染料的结合力比阴性菌更强。

碘液在菌体内与结晶紫结合后又和菌体内核糖核酸镁盐-蛋白质复合物结合,此结合物不易被丙酮酒精脱掉,呈革兰氏染色阳性。因革兰氏阴性菌缺乏核糖核酸镁盐,故对碘与结晶紫结合物摄取少,且不牢固,易被丙酮酒精脱色而呈革兰氏染色阴性。

乙醇使阳性菌所含粘肽多糖脱水而致细胞壁间隙缩小,通透性降低,在菌体内保留了染料-碘复合物,呈紫色。阴性菌含粘肽少,细胞壁变化不大,通透性不受影响,菌体内的染料-碘复合物较易透出,失去紫色,被复染成为红色。


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