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细胞壁都有哪些种类

2021.11.27

  细菌细胞壁

  细菌细胞壁主要成分是肽聚糖(peptidoglycan),又称粘肽(mucopetide)。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。肽聚糖是由n-乙酰葡萄糖胺和n-乙酰胞酸两种氨基糖经β-1.4糖苷键连接间隔排列形成的多糖支架。在n-乙酰胞壁酸分子上连接四肽侧链,肽链之间再由肽桥或肽链联系起来,组成一个机械性很强的网状结构。各种细菌细胞壁的肽聚糖支架均相同,在四肽侧链的组成及其连接方式随菌种而异。

  通常采用革兰氏染色技术可以将细菌细胞壁区分为两种类型,革兰氏阳性(G+)和革兰氏阴性(G-)。革兰氏染色(Gram stain)是丹麦医生革兰(Hans Christian Gram)于1884年采用表2-3所列程序对细菌染色,结果因显色不同可将细菌区分为两类,分别称为革兰氏阳性和阴性。

  革兰氏阳性菌的四肽侧链氨基酸由d-丙-d-谷-r-l-赖-d-丙组成。初合成的肽链末端多一个d-丙氨酸残基。肽桥是一条5个甘氨酸的肽链,交联时一端与侧链第三位上赖氨酸连接,另一端在转肽酶的作用下,使另一条五肽侧链末端d-丙氨酸脱去,而与侧链第四位d-丙氨酸连接。从x光检查可见肽聚糖的多糖链是一条较硬而又呈螺旋状卷曲的长杆,由于其呈螺旋状,连接在其上的肽链才伸向四方,使交联受到一定了限制,只有邻近的肽链才可交联。但葡萄球菌的肽桥较长,有可塑性,使远距离的肽链间也可交联,交联率达90%,形成坚固致密的三维立体网状结构。革兰氏阴性大肠杆菌的四肽侧链中第三位的氨基酸被二氨基庚二酸(dap)所取代,以肽链直接与相邻四肽侧链中的d-丙氨酸相连,且交联率低,没有五肽交联桥,形成二维平面结构,所以其结构较革兰氏阳性的葡萄球疏桦。

  细菌细胞壁坚韧而富有弹性,保护细菌抵抗低渗环境,承受所在环境内的5~25个大气的渗透压,并使细菌在低渗的环境下细胞不易破裂;细胞壁对维持细菌的固有形态起重要作用;可允许水分及直径小于1nm的可溶性小分子自由通过,与物质交换有关;细胞壁上带有多种抗原决定簇,决定了细菌菌体的抗原性。

  细菌细胞壁结构

  凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质,都能损伤细胞壁而使细菌变形或杀伤细菌,例如溶菌酶(lysozyme)能切断肽聚糖中n-乙酰葡萄糖胺和n-乙酰胞壁酸之间的β-1.4糖苷键之间的联苷键之间的联结,破坏肽聚糖支架,引起细菌裂解。青霉素和头孢菌素能与细菌竞争合成胞壁过程所需的转肽酶,抑制四肽侧链上d-丙氨酸与五肽桥之间的联结,使细菌不能合成完整的细胞壁,可导致细菌死亡。人和动物细胞无细胞壁结构,亦无肽聚糖,故溶菌酶和青霉素对人体细胞均无毒性作用。除肽聚糖这一基本成份以外,革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌还各有其特殊结构的成分。

  革兰氏阳性菌细胞壁 其细胞壁较厚,化学组成简单,一般有90%肽聚糖和10%磷壁酸。细胞壁基本由厚厚一层肽聚糖构成,磷壁酸穿插其中。磷壁酸分两类,一类与肽聚糖分子进行共价结合,称壁磷壁酸,另一类是跨越肽聚糖层与细胞质膜相连,称为膜磷壁酸或脂磷壁酸。细胞壁与细胞质膜之间的空间称为周质间隙。

  革兰氏阴性菌细胞壁 其细胞壁较革兰氏阳性菌细胞壁薄,化学组成较复杂,可分为两层,为外膜和薄的肽聚糖层。在外膜与细胞质膜间有明显的空间,称为周质间隙。外膜主要成分为脂多糖(lipopolysaccharide,LPS) LPS由核心多糖、O—特异支链和脂质A组成。外膜除磷脂外还含有多糖和蛋白质。脂质和多糖组成外膜的外层,称为LPS层,它同脂质紧密相连。

  细胞壁

  细胞壁

  酵母细胞壁酵母细胞壁的厚度为0.1~0.3μm,重量占细胞干重的18%~30%,主要由D-葡聚糖和D-甘露聚糖两类多糖组成,含有少量的蛋白质、脂肪、矿物质。大约等量的葡聚糖和甘露聚糖占细胞壁干重的85%。当细胞衰老后,细胞壁重量会增加一倍。它虽然有一定韧性,但其坚韧性使酵母保持特殊的形状。其化学成分较特殊,主要由酵母纤维素组成,它的结构类似三明治。外层为甘露聚糖,约占细胞壁干重的40%~45%。中间层是一层蛋白质分子,约占细胞壁干重的10%。其中有些是以与细胞壁相结合的酶的形式存在。内层为葡聚糖。

  酵母葡聚糖是一种不溶性的有分支聚合物,主链以β-1,6糖苷键结合,支链以β-1,3糖苷键结合。作为细胞壁的内层物质,它维持细胞壁的强度,当细胞处于高渗的环境下而收缩时,它能维持细胞的弹性。

  植物细胞的细胞壁

  植物细胞的细胞壁主要成分是纤维素和果胶。植物细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的主要特征之一。由三部分组成:

  1、胞间层

  胞间层又称中胶层。位于两个相邻细胞之间,为两相邻细胞所共有的一层膜,主要成分为果胶质。有助于将相邻细胞粘连在一起,并可缓冲细胞间的挤压。

  2、初生壁

  初生壁细胞分裂后,最初由原生质体分泌形成的细胞壁。存在于所有活的植物细胞。位于胞间层内侧。通常较薄,约1~3微米厚。具有较大的可塑性,既可使细胞保持一定形状,又能随细胞生长而延展。主要成分为纤维素、半纤维素,并有结构蛋白存在。细胞在形成初生壁后,如果不再有新的壁层积累,初生壁便是他们的永久的细胞壁。如薄壁组织细胞。

  3、次生壁

  部分植物细胞在停止生长后,其初生壁内侧继续积累的细胞壁层。位于质膜和初生壁之间。主要成分为纤维素,并常有木质存在。通常较厚,约5~10微米,而且坚硬,使细胞壁具有很大的机械强度。大部分具次生壁的细胞在成熟时,原生质体死亡。纤维和石细胞是典型的具次生壁的细胞。在作植物原生质体培养时,常用含有果胶酶和纤维素酶的酶混合液处理植物组织,以破坏胞间层和去掉细胞的纤维素外壁,得到游离的裸露原生质体。

  真菌的细胞壁

  真菌细胞壁中主要成分为几丁质。

  真菌细胞壁厚约 100~250nm, 它占细胞干物质的 30% 。细胞壁的主要成分为多糖,其次为蛋白质、类脂。在不同类群的真菌中,细胞壁多糖的类型不同。真菌细胞壁多糖主要有几丁质 (甲壳质) 、纤维素、葡聚糖、甘露聚糖等,这些多糖都是单糖的聚合物,如几丁质就是由 N -乙酰葡萄糖胺分子,以 b -1 , 4 葡萄糖苷键连接而成的多聚糖。低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主,酵母菌以葡聚糖为主,而高等真菌则以几丁质为主。一种真菌的细胞壁组分并不是固定的,在其不同生长阶段,细胞壁的成分有明显不同。

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