革兰阳性菌

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引言

细菌是微小的生物体，肉眼不可见。研究细菌内部细胞结构对于理解细菌疾病循环至关重要。大多数细菌缺乏颜色，需要用染色剂染色才能在光学显微镜下有效观察。革兰染色是一种这样的染色技术，它根据细胞壁的生物化学成分及其结构特性赋予细菌细胞壁颜色。革兰阳性菌即使在革兰染色技术的脱色步骤之后，也能保留主要染料。根据革兰染色技术的步骤，细胞壁的生化成分使得其能够保留主要染料。

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分类

用革兰染色技术染色后，细菌呈现不同的颜色。革兰阳性菌在革兰染色技术染色后，在显微镜观察下呈现紫色。厚厚的细胞壁保留了结晶紫，因此它们呈现紫色。革兰阴性菌由于肽聚糖层相对较薄，失去了结晶紫后呈现红色。

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革兰阳性菌根据细胞形状进行区分。

• 球菌- 球形或圆形细菌。葡萄球菌属细菌呈小型球体簇状，而链球菌属细菌呈长链状。例如，金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌。

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• 杆菌- 杆状（单数为杆菌）细菌。根据其产生内生孢子的能力，杆菌又分为产孢和非产孢杆菌。例如，炭疽杆菌和破伤风梭菌。

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革兰阳性菌的特征

• 革兰阳性菌用革兰染色技术染色后呈现紫色。

• 与所有其他活细胞类似，革兰阳性菌被由脂质组成的质膜包裹。

• 由肽聚糖层组成的厚细胞壁位于脂质细胞膜外。这是最显著的特征，也是它与革兰阴性菌的区别之处。

• 细胞壁磷壁酸的存在是另一个显著特征。

• 运动由鞭毛或纤毛完成。

• 另一个独特的特征是它们能够产生内生孢子以在恶劣条件下生存。

细胞壁结构

革兰阳性菌拥有由肽聚糖组成的细胞壁。

• 虽然肽聚糖是大多数细菌细胞壁的主要成分，但革兰阳性菌含有厚而宽的肽聚糖细胞壁。

• 肽聚糖（胞壁质）是N-乙酰葡糖胺（NAG）和N-乙酰胞壁酸（NAM）的多糖。NAG和NAM都是葡萄糖衍生物，在长链中交替出现。

• 由L-氨基酸组成的四肽链交联多糖链。肽聚糖层中密集的交联赋予细菌细胞刚性。

• 革兰阳性细菌细胞壁中还存在磷壁酸。它们要么与肽聚糖层共价连接，要么与脂质膜连接。在第二种情况下，它们被称为脂磷壁酸。

• 磷壁酸增加了细胞壁的刚性，并有助于维持细菌细胞形状，即使在高温和高盐环境等不利条件下也是如此。它们是阴离子糖聚合物，赋予细菌致病因子和抗生素抗性。

例子

金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、化脓性链球菌、肺炎链球菌、草绿色链球菌、炭疽杆菌、艰难梭菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、破伤风梭菌、单核细胞增生李斯特菌、白喉棒状杆菌。

益处、风险和疾病

革兰阳性菌广泛分布，在生物界中扮演着多种角色。

益处

• 无害菌种栖息于人体皮肤、口腔、肠道和上呼吸道。

• 几种非致病性芽孢杆菌和棒状杆菌在生物技术产业中应用广泛。它们被用来生产酶、抗生素、核苷酸、氨基酸和代谢物。

• 一些革兰阳性菌株有助于植物更容易吸收土壤中不易获得的养分，在农业产业中具有重要意义。

• 一些菌种以其降解化学物质、工业生产奶酪等而闻名。

风险

细菌在自然界中无处不在，革兰阳性菌存在于人体内。它们是皮肤、鼻子、口腔、喉咙和阴道的常驻菌群。在手术或某些免疫力低下情况下，感染的风险可能会导致严重后果。

疾病

虽然一些革兰阳性菌种是无害的，但一些致病菌种会引起人类严重感染。

致病菌	疾病
金黄色葡萄球菌	多种感染，如心内膜炎、菌血症、疖、痈、蜂窝织炎、烫伤样皮肤综合征、骨髓炎、化脓性关节炎、脑膜炎、肺部感染。
肺炎链球菌	耳部感染、败血症、肺炎。
化脓性链球菌	猩红热、败血症、风湿热、链球菌毒性休克综合征。
破伤风梭菌	破伤风
产气荚膜梭菌	气性坏疽
艰难梭菌	腹泻、结肠炎
肉毒梭菌	肉毒中毒
炭疽杆菌	炭疽病
单核细胞增生李斯特菌	败血症、新生儿脑膜炎、李斯特菌病

结论

细菌在自然界中无处不在，肉眼不可见。染色技术赋予细菌细胞颜色，使其能够被观察到。革兰阳性菌是指用革兰染色技术染色后呈现紫色的细菌。革兰阳性菌细胞呈球形或杆状。它们含有带有磷壁酸的厚肽聚糖细胞壁。这种厚的细胞壁即使在分步革兰染色技术的脱色步骤中也能保留结晶紫染料。厚而独特的肽聚糖层赋予细菌细胞刚性。它们对人类既有益也有害。它们在工业水平上被用来生产各种代谢物、氨基酸、酶等。然而，一些致病菌种会引起人类严重感染。

常见问题

Q1.什么是细菌内生孢子？

A1.细菌产生高度耐受和休眠的内生孢子，以在不利条件下保护自身。在营养缺乏、干燥、化学变化或暴露于紫外线辐射的条件下，革兰阳性菌会产生休眠的内生孢子。

Q2.细菌内生孢子能存活多久？

A2.细菌内生孢子甚至可以存活几个世纪，并保护细菌的遗传物质。内生孢子在出现有利外部条件时可以打破休眠状态并进入活跃阶段。

Q3.谁发明了革兰染色？

A3.革兰染色是由汉斯·克里斯蒂安·格拉姆于1884年发明的。克里斯蒂安·格拉姆在研究死于肺炎患者的肺组织切片中的细菌球菌时发明了它。

Q4.灭菌程序中的生物指示剂是什么？

A4.灭菌程序的生物指示剂在小瓶中含有微生物的孢子。它们被用来监测灭菌器的效率。生物指示剂含有已知耐热性的微生物内生孢子，灭菌程序应该能够杀死这些孢子，这将通过生长测试进一步检查。例如，嗜热芽孢杆菌是一种革兰阳性细菌，其孢子用于监测高压灭菌器的效率。

Q5.什么是毒性休克综合征？

A5.毒性休克综合征是一种致命的情况，当细菌进入人体并产生具有不良影响的毒素时发生。虽然这种情况罕见，但其影响非常严重，也可能致命。

Q6.什么是炭疽病？

A6.炭疽病是由炭疽杆菌引起的，这是一种革兰阳性、产孢细菌。它主要感染动物，但吸入细菌孢子或直接接触受感染动物、其身体部位甚至从受感染动物身上提取的毛皮也会感染人类。症状从粉红色皮疹到皮肤溃烂，由于休克和呼吸问题，可能致命。