枯草芽孢桿菌細胞壁的研究進展

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1、韓超楊帆(南昌理工學院生物環(huán)境工程系，江西南昌330008)摘要:本文綜述了近幾年的枯草芽孢桿菌細胞壁的研究進展情況，分別從方法和結(jié)構(gòu)兩方面詳細地總結(jié)了細胞壁的研究進展程度和應用價值，為以后的實驗研究提供了理論基礎。關(guān)鍵詞:枯草芽孢桿菌細胞壁研究枯草芽孢桿菌細胞壁的研究方法進展近年來，許多學者對細胞壁提取技術(shù)的研究取得了顯著進展。楊翠竹［1］等在酵母細胞破壁技術(shù)研究與應用進展中提到微生物細胞壁的結(jié)構(gòu)和強度取決于細胞壁的組成以及它們之間相互交連的程度，破碎細胞的主要阻力來自于連接細胞壁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的共價鍵。了解細胞壁的組成和結(jié)構(gòu)，有助于選擇合適的破壁方法。顧

2、紅梅等［2］研究了超聲波輔助提取花色甙的最佳條件，并首次將超聲波技術(shù)與凍結(jié)－融解技術(shù)相結(jié)合用于花色甙的提取。實驗表明，超聲波輔助提取法優(yōu)于常規(guī)提取方法，而凍結(jié)－融解－超聲波提取法表現(xiàn)出更好的提取效率。楊琳，夏天瑤等［3］將短棒狀桿菌7721株用冷熱外壓法獲得細胞壁，再經(jīng)苯酚及三氯甲烷萃取肽聚糖成分。提純品經(jīng)紫外吸收測定、淋巴細胞轉(zhuǎn)化試驗、抑瘤試驗、脾激活試驗、毒性試驗證實，具有生物學活性及安全性。其主要成分經(jīng)生化檢測含有多肽及聚糖類物質(zhì)。短棒狀桿菌的有效成分是細胞壁上的肽聚糖類物質(zhì)，實驗采用的提純工藝具有可操作性和實際應用價值，為新產(chǎn)品開發(fā)提供了可靠依

3、據(jù)。單振秀等［4］對影響富硒酵母自溶條件:NaCl濃度、pH值、溫度、時間進行了研究，結(jié)果表明:3%NaCl，pH5．5，55℃，20h的條件下，自溶物中氨基酸含量最高，為最佳自溶條件;對影響酸—熱破碎法的條件:酸濃度、熱處理時間、浸泡時間進行了研究，結(jié)果表明:3mol/LHCl，浸泡60min，熱處理3min，迅速冷卻的條件下，氨基酸含量最高，為最佳破碎條件。將兩種方法進行比較，發(fā)現(xiàn)破碎后內(nèi)容物溢出量及硒含量非常接近，差別不明顯。孫海翔等［5］采用高壓均質(zhì)機破碎啤酒酵母細胞壁提取細胞質(zhì)中RNA，酵母濃度、工作壓力及循環(huán)次數(shù)對細胞破壁率有影響，當酵母干

4、物質(zhì)濃度為15%，壓力為70MPa，循環(huán)3次，酵母細胞破壁率達到70．99%。李蘭，張明霞等［6］人通過對枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、枯草轉(zhuǎn)酮醇酶變異株、地衣芽孢桿菌進行試驗，比較四種不同破壁方法對細菌產(chǎn)SOD活性影響的研究，得到一種最有效的細菌破壁方法，應用于從細菌中提取SOD的破壁處理。實驗結(jié)果表明:四種破壁處理間均達到顯著差異水平，并且助融劑破壁處理后SOD活性明顯高于其他三種處理方法，即助融劑破壁效果最好，是最適合細菌提取SOD的破壁處理方法。WParkandMMatsuhashi［7］在StaphylococcusaureusandMicro

5、coccusluteuspeptidoglycantransglycosylases1thatarenotpenicillin－bindingproteins一文中提到了，肽聚糖的轉(zhuǎn)糖基酶的活性并不是青霉素蛋白質(zhì)的活性，而是革蘭氏陽性菌(不是大腸桿菌)中肽聚糖的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被類似于青霉素兩端的蛋白質(zhì)(轉(zhuǎn)肽酶和轉(zhuǎn)糖基酶)的活性起作用而合成，同時革蘭氏陽性菌的細胞壁的肽聚糖層通過轉(zhuǎn)肽酶合成，能被轉(zhuǎn)糖基酶分解。龍小海［8］在鏈球菌細胞壁和核物質(zhì)的透射電鏡觀察中提出，磷鎢酸懸滴法負染色的鏈球菌用透射電鏡觀察，可形象直觀地看到細菌的細胞壁和呈環(huán)帶狀的核物質(zhì)?？莶?/p>

6、芽孢桿菌細胞壁結(jié)構(gòu)研究進展枯草芽孢桿菌是一類需氧的有柱狀內(nèi)芽孢的G+菌，菌體為直桿狀，0．5－2．5×1．2－10μm，具有周生鞭毛。在環(huán)境條件惡劣、營養(yǎng)缺乏的情況下，枯草桿菌會停止生長，在菌體內(nèi)形成一個對熱、紫外線、電離輻射和某些化學藥品有強抗性的芽孢［9］。芽孢壁主要由肽聚糖(PG)組成，它是由若干PG單體所組成的網(wǎng)目狀大分子，而PG單體又是由N－乙酰胞壁酸(M)和四肽鏈組成。G和M交替排列，通過β－1，4糖苷鍵連接成聚糖鏈骨架，四肽鏈則是通過一個酰鍵與M相連［10］(見圖1)。革蘭氏陽性細菌的細胞壁是由含膜磷壁酸和壁磷2壁酸的肽聚糖(peptid

7、oglycan)，其厚度約為20～80nm，由40層左右的網(wǎng)狀分子組成和周質(zhì)空間構(gòu)成;而革蘭氏陰性細菌的細胞胞壁則較為復雜，除有一層很薄(2nm)的肽聚糖結(jié)構(gòu)外，在其外還有一層(20～100nm)類酯多糖(lipopolysaccharides，LPSs)包被，其內(nèi)層是類酯膜。被轉(zhuǎn)運到細胞膜外。第3階段主要發(fā)生在細胞膜外的周質(zhì)空間，由不同種類的青霉素結(jié)合蛋白(penicillinbindingprotein，PBP)通過轉(zhuǎn)糖基(transglycosylation)和轉(zhuǎn)肽作用(transpeptidation)完成肽聚糖的組裝以形成細胞壁。實驗證明，細

8、胞壁具有一定的機械強度和柔韌性，對細胞起保護作用。細胞內(nèi)含有大量的有機物和無機鹽，可導致細胞內(nèi)