荚膜

位于细胞壁表面的粘液物质

荚膜(capsule)是某些细菌表面的特殊结构,是位于 细胞壁 表面的一层松散的粘液物质,荚膜的成分因不同菌种而异,主要是由 葡萄糖 与 葡萄糖醛酸 组成的聚合物,也有含 多肽 与脂质的。

举例介绍

许多细菌的最外表还覆盖着一层多糖类物质,边界明显的称为荚膜(capsule),如 肺炎球菌 ,边界不明显的称为黏液层(slime layer),如 葡萄球菌 。荚膜对细菌的生存具有重要意义,细菌不仅可利用荚膜抵御不良环境;保护自身不受 白细胞 吞噬;而且能有选择地黏附到特定 细胞 的表面上,表现出对靶细胞的专一攻击能力。例如, 伤寒 沙门杆菌能专一性地侵犯肠道 淋巴 组织。细菌荚膜的纤丝还能把细菌分泌的 消化酶 贮存起来,以备攻击靶细胞之用。

分类

荚膜或大荚膜:与 细胞壁 结合牢固,厚度≥0.2微米的称为荚膜或大荚膜。如 肺炎双球菌 。

微荚膜:与细胞壁结合牢固,厚度<0.2微米的称为微荚膜。如伤寒 沙门菌 的Vi抗原。

黏液层(slime layer):疏松 黏附 于细胞表面,边界不明显且易被洗脱的称为黏液层。

糖萼 :介于荚膜和黏液层之间的结构称为糖萼。

化学组成

菌胶团多糖:多数细菌的荚膜由多糖组成。多糖的分子组成和构型多样,令其结构极为复杂,成为血清学分型的基础。例如肺炎双球菌,根据其荚膜多糖的抗原性,至少可将其分成85个血清型。

多肽 :少数细菌荚膜为多肽,如 炭疽杆菌 、 鼠疫杆菌 等。

荚膜的含水率在90%~98%,有的细菌的荚膜含多糖( 单体 为D-葡萄糖、D- 葡萄糖醛酸 、D- 半乳糖 、L- 鼠李糖 、L- 岩藻糖 等)。炭疽[jū]杆菌含多肽(单体为D- 谷氨酸 )。 巨大芽孢杆菌 的荚膜有 多糖 组成网状结构,其间隙镶嵌以D-谷氨酸组成的多肽。有的荚膜含 脂类 或脂类蛋白复合体。

形成条件

荚膜的形成与环境条件密切相关。一般在动物体内或含有 血清 或糖的 培养基 中容易形成荚膜,在普通培养基上或连续传代则易消失。有荚膜的细菌在固体培养基上形成粘液(M)型或光滑(S)型 菌落 ,失去荚膜后其菌落变成粗糙(R)型。

染色特性

荚膜对碱性 染料 亲和力低,不易着色,可用特殊染色法将荚膜染成与菌体不同的颜色。如用墨汁作负染色,则荚膜显现更为清楚,先用染料染菌体,然后用墨汁将背景涂黑,即 负染色法 (亦称衬托法);采用荚膜特殊染色法可将荚膜染成与菌体不同的颜色。

功能

①抗 吞噬作用 :荚膜因其 亲水性 ,带正电及其空间占位、屏障作用,可有效抵抗 寄主 吞噬 细胞 的吞噬作用。还可以保护自身免受 噬菌体 的 吸附 。

② 黏附 作用:荚膜 多糖 可使细菌彼此间粘连,也可黏附于组织细胞或无生命物体表面,是引起感染的重要因素,具有荚膜的S-型肺炎链球菌 毒力 强,有助于肺炎链球菌侵染人体; 废水 生物处理中的细菌荚膜有生物吸附作用,将废水中的 有机化合物 、 无机化合物 及 胶体 吸附在细菌体表面上。

③抗有害物质的损伤作用:处于细菌细胞最外层,荚膜犹如盔甲可有效保护菌体免受或少受多种杀菌、抑菌物质的损伤,如 溶菌酶 、补体等。

④抗干燥作用:荚膜多糖为高度水合分子,含水量在95%以上,可帮助细菌抵抗干燥对生存的威胁。

⑤当缺乏营养时,荚膜可被利用作碳源和能源,有的荚膜还可作氮源。

应用

①据荚膜抗原不同分血清型。

②鉴别细菌

③制备疫苗

细菌是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体,是大自然物质循环的主要参与者。细菌主要由 细胞壁 、细胞膜、 细胞质 、核 质体 等部分构成,有的细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛、伞毛等特殊结构。