细菌的化学组成与物理性状
发布时间：2022-06-06 浏览次数：3028
一、细菌的化学组成
细菌的化学组成与其他生物细胞相似，含有碳、氢、氧、氮、硫、钠、钾、钙、镁磷等元素，主要化合物包括水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类、核酸等。细菌体内还含有一些细菌特有的化学物质，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，这些物质均仅见于细菌和一些原核生物，在真核生物细胞中未曾发现。
1、水 水是细菌细胞的主要组成成分，约占细菌体重的80%。芽胞含水量少，约占40%。菌体中的一部分水是游离水，另一部分水与菌体内其他成分结合，为结合水。水是良好的溶剂，为生命活动所必需。没有水，细菌就将失去生命。
2、无机盐 无机盐占细菌固体成分的10%左右，其中以磷为最多，大部分存在于核酸和细胞膜中，可达全部无机盐的50%左右，其次为钾、镁钙、硫钠等，而铁、铜、锌、锰等含量甚微。
3、蛋白质 蛋白质分布在菌体各部，其含量随菌种、菌龄和培养条件而有不同，一般约占固体成分的50%~ 80%。细菌蛋白质有的是简单蛋白质，如白蛋白、球蛋白等；有的是复合蛋白质，如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等。
4、糖类 细菌糖类含量约占固体成分的10%~ 30% ，主要以多糖的形式存在，或与蛋白质和脂类结合成糖蛋白、脂多糖。糖类主要存在于细胞壁(肽聚糖)和荚膜中，亦可在胞浆中形成含糖的胞浆颗粒(糖原颗粒或淀粉颗粒) ；核酸中也含有核糖。革兰氏阳性菌细胞壁含糖量(45%)比革兰氏阴性菌(15%~ 20%)多2~ 3倍。
5、脂类 各种细菌脂类含量差别很大，一般约占固体成分的1%~ 7%，分枝杆菌含脂类可达30%~ 40%。细菌的脂类包括脂肪、类脂、蜡以及磷脂等，可以游离存在，或与糖类、蛋白质结合为脂多糖、脂蛋白。磷脂是构成细胞膜的主要成分。
6、核酸 细菌的核酸有核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两种。RNA主要在胞浆中，约占细菌干重的10%；DNA则存在于染色体和质粒中，占菌体干重的3%左右。
DNA分子是由两条多核苷酸链组成的双螺旋结构，两条链上单核苷酸中的碱基通过氢键互相配对，碱基配对有一定规律，即腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对。每种细菌DNA中的(G+C)含量百分比有一定范围，变化不大，而且不受菌龄和一般外界因素的影响，故可作为细菌分类的一个重要依据(表2-1)。
| 表2-1 细菌及各类微生物的DNA碱基组成 | |
| (G+C)含量% | 菌 名 |
| 30~32 | 产气荚膜梭菌、破伤风杆菌 |
| 32~34 | 金黄色葡萄球菌 |
| 34~36 | 炭疽杆菌、梅毒螺旋体 |
| 38~40 | 肺炎链球菌、链球菌、变形杆菌、流感嗜血杆菌Ⅰ |
| 42~44 | 枯草芽孢杆菌、沙眼衣原体 |
| 46~48 | 鼠疫杵菌、霍乱弧菌 |
| 48~50 | 淋病奈瑟菌 |
| 50~52 | 大肠埃希菌、志贺菌、沙门菌、脑膜炎球菌、脆弱类杆菌 |
| 52~54 | 白喉棒状杆菌 |
| 54~56 | 布鲁杆菌、肺炎球菌 |
| 66~68 | 铜绿假单胞菌、结核分枝杆菌 |
| 70~80 | 奴卡氏菌 |
应该注意，(G+ C)含量不同的菌固然可以肯定不是同一种菌，但(G+ C)含量相同的菌却并不一定就属于同一个种，故在细菌的分类鉴定中(G+ C)的测定总是要和其他性状的检查配合使用，单测(G + C)有其局限性。
二、细菌的物理性状
1、带电现象 细菌蛋白质由许多氨基酸组成，氨基酸是兼性离子，具有两性游离的性质，在溶液中可电离成为带阳电荷的氨基(NH₃⁺)和带阴电荷的羧基(C00⁻)。氨基酸中的电离与溶液的pH有关，在pH低的酸性溶液中，氨基酸中的羧基电离受抑制，而氨基电离使细菌带阳电荷；反之，在pH高的碱性溶液中，氨基电离受抑制而羧基电离，则细菌带阴电荷：
在某一特定pH时，兼性离子向两个方向电离的程度相等，即所带阳电荷与阴电荷相等，表现为电中性，这一pH即称为等电点。不同蛋白质有各自不同的等电点，革兰氏阳性菌等电点低，约为pH2~ 3；革兰氏阴性菌等电点稍高，约为pH4~ 5。在近于中性或弱碱性的环境中，环境的pH高于细菌的等电点，细菌均带阴电荷，尤以革兰氏阳性菌所带阴电荷更多；环境中pH越高，细菌所带阴电荷越多。细菌的带电现象与细菌的染色反应、凝集反应、抑菌和杀菌作用等，都有密切关系。
2、表面积 细菌体积微小，单位体积的表面积远比其他生物细胞为大，如葡萄球菌直径约1μm，按此计算则每1cm³体积葡萄球菌的表面积可达60,000cm² ，而直径1cm的生物体每1cm³体积的表面积仅6cm² ，相差10,000倍。细菌表面积大，有利于和外界进行物质交换，故细菌的代谢旺盛，繁殖迅速。
3、光学性质 细菌为半透明体，光线照射于细菌时，不能完全透过，一部分被吸收，一部分被折射，所以细菌悬液呈混浊状态，菌数越多，浊度越大，用比浊法可以估计细菌的数量。
4、半透性与渗透压 细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性，可允许水分通过，而对其他物质则有选择性的通透作用。细菌吸取营养和排出代谢产物，均依赖于这种通透作用。细菌体内含有高浓度的营养物质和无机盐，其渗透压比其他生物细胞为高；革兰氏阳性菌的渗透压高达20~25个大气压，革兰氏阴性菌较低，也有5~6个大气压。在一般对于人体是等渗的环境中，对细菌来说都是低渗。但因细菌具有坚韧的细胞壁，一方面能耐受菌体内部的高渗透压，另一方面能保护细菌在渗透压较低的环境中不致破裂，但在纯水中菌体仍不免吸收水分而胀裂。在比菌体渗透压更高的高渗环境中，菌体内水分逸出，胞浆浓缩，细菌不能生长繁殖。日常生活中可用盐腌糖渍等办法造成高渗以保存食物，防止细菌繁殖。
