革兰氏阴性杆菌：特征，结构，类型 - 生物学 - 2025

的革兰氏阴性菌（GNB）是杆状细菌，给负革兰氏染色。这是由于其细胞壁的生化作用。细菌一词是指所有具有原核特征且属于细菌域（也称为真细菌）的细胞。

原核生物的特征是没有核和膜封闭的隔室。该特征也被古细菌领域的成员所拥有，其中也有革兰氏阴性菌。这两个域的成员的细胞壁和其他特征是不同的。

资料来源：美国农业部，美国退休金协会和欧洲货币联盟的克里斯托弗·普雷利（Eric Erbe）摄影，克里斯托弗·普尔利（Christopher Pooley）进行数字着色。

一般特征

革兰氏阴性杆菌具有的共同特征是：1）它们是杆状的；2）对革兰氏染色阴性，因此它们显示为红色。后者是由细胞壁的结构产生的，与革兰氏阳性细菌的结构不同。

革兰氏阴性棒在活动性（鞭毛活动；滑动活动；非活动），营养和生理学（光养，化学有机营养，使用氧气的能力等）等方面有很大不同。因此，更容易指定真细菌和古细菌的一般特征。

它们的平均长度为3 µm，宽度为1 µm。它们可以更大或更小。它们缺乏围绕DNA的膜和线粒体和叶绿体等细胞器。

它们具有围绕质膜的细胞壁。它们只有一个环状染色体和质粒。DNA缺乏内含子。

真细菌的某些成员是动植物的病原体，而古细菌的成员不是病原体。

真细菌可以对抗生素（青霉素，卡那霉素，链霉素等）敏感，固氮，形成胶囊，具有叶绿素依赖性的光合作用，不具有视紫红质的光系统且不产甲烷。古细菌则相反。

细胞壁革兰氏阴性菌的结构

所有革兰氏阴性细菌，无论其细胞形状如何，都具有相同的细胞壁结构特征。

革兰氏阴性细菌的细胞壁是多层结构，由肽聚糖组成。它们具有围绕肽聚糖的外膜。在外膜和细胞壁之间，有一个狭窄的空间，称为周质空间。

样品池壁尺寸为30Å。它由肽聚糖（murein）组成，肽聚糖由N-乙酰氨基葡萄糖（gluNAC）分子组成，这些分子与N-乙酰氨基甲酸（murNAc）分子交替形成链。肽聚糖占壁的10％，其余为外膜。

gluNAC和murNAc链与四肽（四个氨基酸残基的链）交叉。通常在四肽中的第三个氨基酸残基是二氨基庚二酸。两个四肽彼此形成共价键，并直接连接至gluNAC和murNAc链。

外膜是脂质双层，其通过脂蛋白分子共价附于肽聚糖层。该膜具有形成穿过外膜的通道的孔蛋白。

革兰氏阴性古细菌细胞壁的结构

从结构和生化的角度来看，古细菌的细胞膜与真细菌的细胞膜有很大的不同。古细菌的细胞壁仅含有10％的肽聚糖。古细菌中通常不存在革兰氏阴性细菌中的外膜。

在革兰氏阴性古细菌中，有一个围绕质膜的S层。革兰氏阳性古生菌在S层周围有一个包膜。

在两个域的物种（真细菌和古细菌）中，S层均由糖蛋白组成，糖蛋白是通过共价键与碳水化合物连接的蛋白质。后者是可以是直链或支链的重复亚基，占糖蛋白总质量的1％至20％。

糖蛋白富含疏水性氨基酸残基（介于40％和50％之间）。其半胱氨酸和蛋氨酸含量低。他们有10％赖氨酸，谷氨酸和天冬氨酸。因此，细胞外表面非常疏水。

革兰氏阴性杆菌的细菌类型

在各种分类学组中发现了芽孢杆菌形革兰氏阴性细菌。同一属内可能存在革兰氏阴性细菌，它们的形状可能不同。

例如：1）霍乱属（Chrobium），其中发现绿色的硫细菌，形状像杆菌和弯曲的杆状；2）巴斯德氏菌属，具有多态性（多种形式）。

存在异质基团，例如“滑行细菌”和硫细菌，其成员通常为革兰氏阴性，并且可以具有杆菌的形式或其他形式。

滑细菌在系统发育上非常多样，具有各种运动机制。他们是杆菌，缺乏鞭毛。硫细菌是非常多种多样的微生物，可以是弯曲的棒或棒。

光合自养细菌为革兰氏阴性，并具有多种形式，例如杆菌和球菌。它们在真细菌域内包含单个系统发育分支。

有一些分类组，其成员均为革兰氏阴性，并且它们的唯一形式是芽孢杆菌，即：

肠杆菌（肠杆菌科，肠杆菌科），假单胞菌（假单胞菌属，丙种杆菌属），固氮菌（丙种杆菌属）和拟杆菌（拟杆菌属，拟杆菌属）。

革兰氏阴性杆菌属的Arcaheobacteria类型

Haloarchaea（Halobacteria）的成员是革兰氏阴性杆菌。它们属于Halobacteriales家族和Halobacteriacea家族。这个家族有19属和57种。Haloarchaea是一个单族群，也就是说，它们具有唯一的祖先。

产甲烷古细菌与嗜盐古生菌相对较近，可以是革兰氏阴性或革兰氏阳性。他们有各种各样的形状。已知约有160种不同的物种，它们属于29个属，14个科和6个目。

真细菌革兰氏阴性杆菌的例子

肠杆菌群

代表性属：大肠杆菌（肠胃炎），肠杆菌（致病性），沙雷氏菌（致病性），沙门氏菌（肠炎），变形杆菌（尿路感染），耶尔森氏菌（鼠疫），克雷伯菌（肺炎）。它们属于γ-变形细菌。

假单胞菌群

代表性属：假单胞菌，伯克霍尔德氏菌，发酵单胞菌属和黄单胞菌。它们可以是直的或弯曲的杆菌。几种物种对动植物具有致病性。例如，金绿假单胞菌是伤口烧伤定居者。

硫氧化菌群

代表菌属：硫杆菌。这个属是最著名的化学营养族。硫杆菌属物种分布在变形杆菌的各个子区域（α，β和γ）之间。

醋酸菌群

代表性属：醋杆菌和葡糖杆菌。它们会进行醇和糖的不完全氧化。当底物是乙醇时，它们形成乙酸。它们在酒精饮料行业中特别有用。

固氮菌群

代表性属：Azotobacter和Zomonas。他们有氧地固定氮。大多数属于α或γ-变形细菌。固氮菌属的细菌是特别大的细菌。

嗜热菌群

代表性属：嗜热菌和嗜热脱硫杆菌。它们是在70℃以上的温度下生长的细菌嗜热菌。它们已与陆地栖息地，温泉和水下资源隔离开来。

古生革兰氏阴性杆菌的例子

盐杆菌

它是可移动的，生活在盐浓度较高（> 4 M）的环境中。它可以使用光作为能源，因为它具有细菌视紫红质，一种依赖光的质子泵。该泵允许捕获光并在整个膜上产生电化学梯度。

电化学梯度的能量用于通过ATP合酶合成ATP。

Metanomicrobium活动

它是革兰氏负极棒。S层显示六角形组织。S层蛋白的等电点低，表明它们富含酸性氨基酸残基。疏水残基的百分比低。

它生活在羊的瘤胃中。使用H ₂或甲酸盐通过二氧化碳还原生产甲烷。它不能代谢乙酸盐，甲胺或甲醇。它具有6.5至8的最佳pH值。它在瘤胃功能和动物营养中具有重要作用。

引起疾病的革兰氏阴性杆菌

肺炎克雷伯菌

它是肺炎的病原体之一。肺炎克雷伯菌是一种机会性病原体，可感染人和动物的呼吸系统。它不是移动的。它是一种革兰氏阴性杆，可产生优势胶囊，保护其免受吞噬作用。

铜绿假单胞菌

它是革兰氏负极棒。它产生诸如尿路和耳朵感染的疾病。它定植在伤口上并灼伤皮肤。在某些条件下，它会产生多糖生物膜以建立细菌群落并保护其免受免疫系统的侵害。

嗜血杆菌

它们是小的革兰氏阴性棒，有时是多形的。有几种与人类疾病相关的物种，例如流感嗜血杆菌（肺炎），埃及埃及嗜血杆菌（结膜炎），杜克嗜血杆菌（类癌）和副流感嗜血杆菌（菌血症和心内膜炎）。

军团菌

它们是细的，多形的革兰氏阴性棒。它们是细胞内的寄生虫。它们在肺泡巨噬细胞中繁殖。它产生肺炎和偶发性，流行性和医院感染。肺炎军团菌是造成流行病的原因。

沙门氏菌

它们是兼​​性厌氧革兰氏阴性棒。它们可以殖民各种动物，包括哺乳动物，鸟类和爬行动物。多数感染是在摄入被污染的食物后或通过粪便-口途径直接传播的。引起肠胃炎。

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