细菌细胞壁和细胞包膜

细菌细胞包膜是围绕细胞质的分层边界、质膜、细胞壁，在革兰氏阴性菌中还有额外的外膜。其核心结构元素是肽聚糖，这是一种网状聚合物，赋予细胞形状并保护其免受渗透裂解，细胞包膜的组织方式定义了细菌的主要结构划分。

Definition

细菌细胞壁和细胞包膜是细菌细胞的多层表面结构，包括质膜和外部基于肽聚糖的细胞壁（革兰氏阴性菌中还有额外的外膜），它维持细胞形状并抵抗内部膨胀压力。

Scope

本主题涵盖肽聚糖的化学和结构、革兰氏阳性菌包膜（具有磷壁酸的厚壁）、革兰氏阴性菌包膜（由带有脂多糖的外膜包围的薄壁），以及细胞包膜在形状、完整性和通透性方面的功能作用。它在姊妹主题中讨论了揭示这种区别的染色程序。

Core questions

• 肽聚糖结构如何赋予形状和渗透保护？
• 革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞包膜有哪些结构差异？
• 外膜如何影响革兰氏阴性菌的通透性？

Key concepts

• 肽聚糖（胞壁质）囊
• 通过肽桥交联的聚糖链
• 革兰氏阳性菌的厚壁与磷壁酸
• 革兰氏阴性菌的薄壁和外膜
• 脂多糖和外膜
• 周质空间
• 渗透保护和膨胀压

Mechanisms

肽聚糖由交替的N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸的聚糖链构成，这些聚糖链通过短肽交联成一个单一的网状大分子，即囊，它包围细胞并抵抗膨胀压力。在革兰氏阳性菌中，这种细胞壁很厚，并穿插有磷壁酸和脂磷壁酸；在革兰氏阴性菌中，肽聚糖层很薄，位于质膜和不对称外膜之间的周质空间中，其外小叶由脂多糖组成。外膜作为渗透屏障，通过通道蛋白控制溶质的进入。这些细胞包膜差异是革兰氏染色中染料差异保留以及细菌之间许多结构区别的基础。

Clinical relevance

细胞包膜是将革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌区分开来的结构特征，并导致两组之间屏障特性的内在差异；革兰氏阴性菌外膜的脂多糖是宿主识别的重要表面分子。本条目描述细胞包膜结构作为参考资料，不作为个体诊断或治疗决策的依据。

Evidence & guidelines

肽聚糖的分子结构以及革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞包膜的结构已在生物化学和细胞生物学文献中确立，并在标准微生物学教科书中进行了综合。

History

细胞壁早期被认为是负责细菌形状和革兰氏反应的结构，20世纪中叶肽聚糖化学的阐明，以及随后对其结构的详细模型，解释了单个共价网络如何既能塑造又能保护细胞。

Key figures

• Waldemar Vollmer
• Thomas Silhavy
• Miguel de Pedro

Seminal works

• vollmer-2008
• silhavy-2010

Frequently asked questions

什么是肽聚糖？

肽聚糖（胞壁质）是一种由聚糖链通过肽交联形成的网状聚合物，构成细菌细胞壁，赋予细胞形状并保护其免受渗透裂解。

革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞包膜有何不同？

革兰氏阳性菌具有含有磷壁酸的厚肽聚糖壁，没有外膜，而革兰氏阴性菌具有由含有脂多糖的外膜包围的薄肽聚糖层。