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革蘭氏陽性菌（芽孢桿菌綱乳桿菌目的細(xì)菌）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-19

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革蘭氏陽性菌

芽孢桿菌綱乳桿菌目的細(xì)菌

革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌是利用革蘭氏染色法來鑒別的兩大類細(xì)菌。大多數(shù)化膿性球菌都屬于革蘭氏陽性菌，它們能產(chǎn)生外毒素使人致病，而大多數(shù)腸道菌多屬于革蘭氏陰性菌，它們產(chǎn)生內(nèi)毒素，靠內(nèi)毒素使人致病。

基本信息

中文名	革蘭氏陽性菌
拉丁學(xué)名	Gram Positive
門	厚壁菌門
綱	芽孢桿菌綱
目	乳桿菌目

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簡介

革蘭氏陽性菌

自然界存在多種多樣病菌，如何將這些病菌加以鑒別、分類，并選擇有效藥物進行治療這是很重要的問題。

1884年革蘭氏染色法被發(fā)明，用于細(xì)菌的形態(tài)觀察和分類，根據(jù)革蘭氏染色反應(yīng)的基本特征，細(xì)菌可以主要分為兩大類：G陽性（G）和G陰性（G）。前者經(jīng)過染色后細(xì)菌細(xì)胞仍然保留初染結(jié)晶紫的藍(lán)紫色，后者經(jīng)過染色后細(xì)菌細(xì)胞則先脫去了初染結(jié)晶紫的顏色，帶上了復(fù)雜蕃紅或沙黃的紅色。

細(xì)胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)

細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁和原生質(zhì)體兩部分。原生質(zhì)體位于細(xì)胞壁內(nèi)，包括細(xì)胞膜（細(xì)胞質(zhì)膜）、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)和內(nèi)含物。另外細(xì)胞還含有有些特殊結(jié)構(gòu)，主要有莢膜、芽孢、鞭毛和菌毛等4種。

1.細(xì)胞壁

革蘭氏染色的機理主要是抓住了革蘭氏陽性細(xì)菌與陰性細(xì)菌在細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)與組成上的不同，具體比較見下表：

進一步的，革蘭氏陽性細(xì)菌的細(xì)胞壁主要由肽聚糖和包括磷壁酸的酸性多糖構(gòu)成，細(xì)胞表面整體帶負(fù)電的部分原因就是因為磷壁酸帶負(fù)電。同時，磷壁酸賦予了革蘭氏陽性細(xì)菌以特異的表面抗原。

總的說來，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)致了染料吸收的差異，也導(dǎo)致了很多生理特性的不同。

2.非細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)

性質(zhì)		革蘭氏陽性細(xì)菌	革蘭氏陰性細(xì)菌
			內(nèi)壁層	外壁層
結(jié)構(gòu)	厚度（nm）	20~80	2~3	8
	層次	單層	多層
	肽聚糖關(guān)系	多層，75%亞單位交聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)緊密堅固	單層，30%亞單位交聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)較疏松
	與細(xì)胞膜關(guān)系	不緊密	緊密

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在非細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)中，革蘭氏陽性細(xì)菌和陰性細(xì)菌主要的區(qū)別在于是否有芽孢和鞭毛與性菌毛的不同上。

芽孢是某些細(xì)菌菌體發(fā)育過程中的一個階段，在一定的環(huán)境條件下由于細(xì)胞質(zhì)和核質(zhì)的濃縮凝集形成的一種特殊結(jié)構(gòu)。革蘭氏陰性細(xì)菌中沒有會形成芽孢的菌種，而部分革蘭氏陽性細(xì)菌可以。

另外，在鞭毛和性菌毛方面兩者也有不同。鞭毛和性菌毛都是附屬物。某些細(xì)菌表面伸出的細(xì)長、波曲的附屬物稱為鞭毛。（顧夏生，胡洪營，文湘華，王慧等。水處理生物學(xué)。北京：中國建筑工業(yè)出版社.2010年.P16）革蘭氏陽性細(xì)菌的鞭毛上基本著生兩個環(huán)，革蘭氏陰性細(xì)菌則基本著生四個環(huán)。（趙開弘。環(huán)境微生物學(xué)。武漢：華中科技大學(xué).2009年.P30）性菌毛只見于革蘭氏陰性菌，參與細(xì)胞間稱作接合作用的交配過程。

生理特性

以下是關(guān)于革蘭氏陽性細(xì)菌和陰性細(xì)菌在生理特性方面的比較。兩者的不同從本質(zhì)上來說，還是主要是由細(xì)胞結(jié)構(gòu)的不同所決定的。

項目	革蘭氏陽性細(xì)菌	革蘭氏陰性細(xì)菌
對機械力的抗性	強	弱
細(xì)胞壁抗溶菌酶	弱（敏感）	強（不敏感）*
對青霉素、磺胺	敏感	不敏感*
對鏈霉素、氯霉素、四環(huán)素	不敏感	敏感
對堿性染料的抑菌作用	強	弱*

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*細(xì)胞壁最外層的脂多糖阻礙溶菌酶、抗生素、染料、去污劑等較大分子進入

常見的陽性菌

革蘭氏陽性菌

常見的革蘭氏陽性菌有：葡萄球菌（Staphylococcus）、鏈球菌(Streptococcus)、肺炎雙球菌、炭疽桿菌、白喉桿菌、破傷風(fēng)桿菌等；常見的革蘭氏陰性菌有痢疾桿菌、傷寒桿菌、變形桿菌、及霍亂弧菌等。

在治療上，大多數(shù)革蘭氏陽性菌都對青霉素敏感（結(jié)核桿菌對青霉素不敏感）；而革蘭氏陰性菌則對青霉素不敏感（但奈瑟氏菌中的流行性腦膜炎雙球菌和淋病雙球菌對青霉素敏感），而對鏈霉素、氯霉素等敏感。所以首先區(qū)分病原菌是革蘭氏陽性菌還是陰性菌，在選擇抗生素方面意義重大。

結(jié)構(gòu)特點

革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁較厚，約20～80nm。肽聚糖含量豐富，有15～50層，每層厚度1nm,約占細(xì)胞干重的50～80%。此外，尚有大量特殊組分磷壁酸(teichoic acid)。磷壁酸是由核糖醇(ribitol)或甘油(glycerol)殘基經(jīng)由磷酸二鍵互相連接而成的多聚物。磷壁酸分壁磷壁酸(wall teichoic acid)和膜磷壁酸(membrane teichoic acid)兩種，前者和細(xì)胞壁中肽聚糖的n-乙酰胞壁酸連結(jié)，膜磷壁酸又稱脂磷壁酸(lipteichoic acid)和細(xì)胞膜連結(jié)，另一端均游離于細(xì)胞壁外。磷壁酸抗原性很強，是革蘭氏陽性菌的重要表面抗原；在調(diào)節(jié)離子通過粘肽層中起作用；也可能與某些酶的活性有關(guān)；某些細(xì)菌的磷壁酸，能粘附在人類細(xì)胞表面，其作用類似菌毛，可能與致病性有關(guān)。此外，某些革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁表面還有一些特殊的表面蛋白，如a蛋白等，都與致病有關(guān)。

G+菌細(xì)胞壁示意圖

革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)顯著不同，導(dǎo)致這兩類細(xì)菌在染色性、抗原性、毒性、對某些藥物的敏感性等方面的很大差異。

革蘭氏染色的結(jié)果取決于細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)即革蘭氏染色原理為：G﹢菌：細(xì)胞壁厚，肽聚糖網(wǎng)狀分子形成一種透性障，當(dāng)乙醇脫色時，肽聚糖脫水而孔障縮小，故保留結(jié)晶紫-碘復(fù)合物在細(xì)胞膜上。呈紫色。

Gˉ菌：肽聚糖層薄，交聯(lián)松散，乙醇脫色不能使其結(jié)構(gòu)收縮，其脂含量高，乙醇將脂溶解，縫隙加大，結(jié)晶紫-碘復(fù)合物溶出細(xì)胞壁，沙黃復(fù)染后呈紅色。革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁厚約20-80nm，有15-50層肽聚糖片層，含20-40%的磷壁酸。革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁厚約10nm，僅2-3層肽聚糖，另外還有脂多糖、細(xì)菌外膜和脂蛋白。

G-菌細(xì)胞壁示意圖

放線菌（Actinomycete）是另一大類革蘭氏陽性菌，根據(jù)DNA中鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的含量，放線菌被稱為高G+C革蘭氏陽性菌，而厚壁菌被稱為低G+C革蘭氏陽性菌。如果細(xì)胞的第二層膜是衍生特征，這兩類革蘭氏陽性菌可能是細(xì)菌基部的分支，否則它們可能組成關(guān)系相對較近的單系群。它們被認(rèn)為可能是古細(xì)菌和真核生物的祖先，因為它們都缺乏第二層膜，并且具有一些生化上的相似性，比如含有固醇類。此外，盡管恐球菌-棲熱菌(Deinococcus-Thermus)類細(xì)菌結(jié)構(gòu)上類似革蘭氏陰性菌，但也可被染成革蘭氏陽性

原理學(xué)說

革蘭氏染色原理目前有三種觀點：等電點學(xué)說、化學(xué)學(xué)說和滲透學(xué)說。

等電點學(xué)說

革蘭氏陽性菌的等電點在pH2-3，比陰性菌（pH4-5）低，加之碘為弱氧化劑，可降低革蘭氏陽性菌的等電點，致使兩類菌的等電點差異擴大，因此陽性菌和堿性染料的結(jié)合力比陰性菌更強。

化學(xué)學(xué)說

碘液在菌體內(nèi)與結(jié)晶紫結(jié)合后又和菌體內(nèi)核糖核酸鎂鹽-蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)合，此結(jié)合物不易被丙酮酒精脫掉，呈革蘭氏染色陽性。因革蘭氏陰性菌缺乏核糖核酸鎂鹽，故對碘與結(jié)晶紫結(jié)合物攝取少，且不牢固，易被丙酮酒精脫色而呈革蘭氏染色陰性。

滲透學(xué)說

乙醇使陽性菌所含粘肽多糖脫水而致細(xì)胞壁間隙縮小，通透性降低，在菌體內(nèi)保留了染料-碘復(fù)合物，呈紫色。陰性菌含粘肽少，細(xì)胞壁變化不大，通透性不受影響，菌體內(nèi)的染料-碘復(fù)合物較易透出，失去紫色，被復(fù)染成為紅色。

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