細(xì)菌的化學(xué)組成與物理性狀
發(fā)布時(shí)間：2022-06-06 瀏覽次數(shù)：5596
一、細(xì)菌的化學(xué)組成
細(xì)菌的化學(xué)組成與其他生物細(xì)胞相似，含有碳、氫、氧、氮、硫、鈉、鉀、鈣、鎂磷等元素，主要化合物包括水、無(wú)機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂類(lèi)、核酸等。細(xì)菌體內(nèi)還含有一些細(xì)菌特有的化學(xué)物質(zhì)，如肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、二氨基庚二酸( diamin-opimelic acid， DAP)、吡啶二羧酸( dipicolinic acid， DPA)等，這些物質(zhì)均僅見(jiàn)于細(xì)菌和一些原核生物，在真核生物細(xì)胞中未曾發(fā)現(xiàn)。
1、水 水是細(xì)菌細(xì)胞的主要組成成分，約占細(xì)菌體重的80%。芽胞含水量少，約占40%。菌體中的一部分水是游離水，另一部分水與菌體內(nèi)其他成分結(jié)合，為結(jié)合水。水是良好的溶劑，為生命活動(dòng)所必需。沒(méi)有水，細(xì)菌就將失去生命。
2、無(wú)機(jī)鹽 無(wú)機(jī)鹽占細(xì)菌固體成分的10%左右，其中以磷為最多，大部分存在于核酸和細(xì)胞膜中，可達(dá)全部無(wú)機(jī)鹽的50%左右，其次為鉀、鎂鈣、硫鈉等，而鐵、銅、鋅、錳等含量甚微。
3、蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)分布在菌體各部，其含量隨菌種、菌齡和培養(yǎng)條件而有不同，一般約占固體成分的50%~ 80%。細(xì)菌蛋白質(zhì)有的是簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)，如白蛋白、球蛋白等；有的是復(fù)合蛋白質(zhì)，如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等。
4、糖類(lèi) 細(xì)菌糖類(lèi)含量約占固體成分的10%~ 30% ，主要以多糖的形式存在，或與蛋白質(zhì)和脂類(lèi)結(jié)合成糖蛋白、脂多糖。糖類(lèi)主要存在于細(xì)胞壁(肽聚糖)和莢膜中，亦可在胞漿中形成含糖的胞漿顆粒(糖原顆?；虻矸垲w粒) ；核酸中也含有核糖。革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁含糖量(45%)比革蘭氏陰性菌(15%~ 20%)多2~ 3倍。
5、脂類(lèi) 各種細(xì)菌脂類(lèi)含量差別很大，一般約占固體成分的1%~ 7%，分枝桿菌含脂類(lèi)可達(dá)30%~ 40%。細(xì)菌的脂類(lèi)包括脂肪、類(lèi)脂、蠟以及磷脂等，可以游離存在，或與糖類(lèi)、蛋白質(zhì)結(jié)合為脂多糖、脂蛋白。磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分。
6、核酸 細(xì)菌的核酸有核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩種。RNA主要在胞漿中，約占細(xì)菌干重的10%；DNA則存在于染色體和質(zhì)粒中，占菌體干重的3%左右。
DNA分子是由兩條多核苷酸鏈組成的雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條鏈上單核苷酸中的堿基通過(guò)氫鍵互相配對(duì)，堿基配對(duì)有一定規(guī)律，即腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對(duì)，鳥(niǎo)嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對(duì)。每種細(xì)菌DNA中的(G+C)含量百分比有一定范圍，變化不大，而且不受菌齡和一般外界因素的影響，故可作為細(xì)菌分類(lèi)的一個(gè)重要依據(jù)(表2-1)。
| 表2-1 細(xì)菌及各類(lèi)微生物的DNA堿基組成 | |
| (G+C)含量% | 菌 名 |
| 30~32 | 產(chǎn)氣莢膜梭菌、破傷風(fēng)桿菌 |
| 32~34 | 金黃色葡萄球菌 |
| 34~36 | 炭疽桿菌、梅毒螺旋體 |
| 38~40 | 肺炎鏈球菌、鏈球菌、變形桿菌、流感嗜血桿菌Ⅰ |
| 42~44 | 枯草芽孢桿菌、沙眼衣原體 |
| 46~48 | 鼠疫杵菌、霍亂弧菌 |
| 48~50 | 淋病奈瑟菌 |
| 50~52 | 大腸埃希菌、志賀菌、沙門(mén)菌、腦膜炎球菌、脆弱類(lèi)桿菌 |
| 52~54 | 白喉棒狀桿菌 |
| 54~56 | 布魯桿菌、肺炎球菌 |
| 66~68 | 銅綠假單胞菌、結(jié)核分枝桿菌 |
| 70~80 | 奴卡氏菌 |
應(yīng)該注意，(G+ C)含量不同的菌固然可以肯定不是同一種菌，但(G+ C)含量相同的菌卻并不一定就屬于同一個(gè)種，故在細(xì)菌的分類(lèi)鑒定中(G+ C)的測(cè)定總是要和其他性狀的檢查配合使用，單測(cè)(G + C)有其局限性。
二、細(xì)菌的物理性狀
1、帶電現(xiàn)象 細(xì)菌蛋白質(zhì)由許多氨基酸組成，氨基酸是兼性離子，具有兩性游離的性質(zhì)，在溶液中可電離成為帶陽(yáng)電荷的氨基(NH??)和帶陰電荷的羧基(C00?)。氨基酸中的電離與溶液的pH有關(guān)，在pH低的酸性溶液中，氨基酸中的羧基電離受抑制，而氨基電離使細(xì)菌帶陽(yáng)電荷；反之，在pH高的堿性溶液中，氨基電離受抑制而羧基電離，則細(xì)菌帶陰電荷：
在某一特定pH時(shí)，兼性離子向兩個(gè)方向電離的程度相等，即所帶陽(yáng)電荷與陰電荷相等，表現(xiàn)為電中性，這一pH即稱(chēng)為等電點(diǎn)。不同蛋白質(zhì)有各自不同的等電點(diǎn)，革蘭氏陽(yáng)性菌等電點(diǎn)低，約為pH2~ 3；革蘭氏陰性菌等電點(diǎn)稍高，約為pH4~ 5。在近于中性或弱堿性的環(huán)境中，環(huán)境的pH高于細(xì)菌的等電點(diǎn)，細(xì)菌均帶陰電荷，尤以革蘭氏陽(yáng)性菌所帶陰電荷更多；環(huán)境中pH越高，細(xì)菌所帶陰電荷越多。細(xì)菌的帶電現(xiàn)象與細(xì)菌的染色反應(yīng)、凝集反應(yīng)、抑菌和殺菌作用等，都有密切關(guān)系。
2、表面積 細(xì)菌體積微小，單位體積的表面積遠(yuǎn)比其他生物細(xì)胞為大，如葡萄球菌直徑約1μm，按此計(jì)算則每1cm3體積葡萄球菌的表面積可達(dá)60,000cm2 ，而直徑1cm的生物體每1cm3體積的表面積僅6cm2 ，相差10,000倍。細(xì)菌表面積大，有利于和外界進(jìn)行物質(zhì)交換，故細(xì)菌的代謝旺盛，繁殖迅速。
3、光學(xué)性質(zhì) 細(xì)菌為半透明體，光線(xiàn)照射于細(xì)菌時(shí)，不能完全透過(guò)，一部分被吸收，一部分被折射，所以細(xì)菌懸液呈混濁狀態(tài)，菌數(shù)越多，濁度越大，用比濁法可以估計(jì)細(xì)菌的數(shù)量。
4、半透性與滲透壓 細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜都有半透性，可允許水分通過(guò)，而對(duì)其他物質(zhì)則有選擇性的通透作用。細(xì)菌吸取營(yíng)養(yǎng)和排出代謝產(chǎn)物，均依賴(lài)于這種通透作用。細(xì)菌體內(nèi)含有高濃度的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽，其滲透壓比其他生物細(xì)胞為高；革蘭氏陽(yáng)性菌的滲透壓高達(dá)20~25個(gè)大氣壓，革蘭氏陰性菌較低，也有5~6個(gè)大氣壓。在一般對(duì)于人體是等滲的環(huán)境中，對(duì)細(xì)菌來(lái)說(shuō)都是低滲。但因細(xì)菌具有堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，一方面能耐受菌體內(nèi)部的高滲透壓，另一方面能保護(hù)細(xì)菌在滲透壓較低的環(huán)境中不致破裂，但在純水中菌體仍不免吸收水分而脹裂。在比菌體滲透壓更高的高滲環(huán)境中，菌體內(nèi)水分逸出，胞漿濃縮，細(xì)菌不能生長(zhǎng)繁殖。日常生活中可用鹽腌糖漬等辦法造成高滲以保存食物，防止細(xì)菌繁殖。
