革兰氏阴性菌(Gram-negativebacteria,简称G-菌)泛指革兰氏染色反应呈红色的细菌。在革兰氏染色实验中,首先添加了龙胆紫(crystal violet),进行初染,然后添加碘液复染。第一步染色完成后,革兰氏阳性菌和阴性菌均被染为紫色。这时进行洗色(洗色的时间至关重要,是染色的关键,大约20——30秒),只有革兰氏阴性菌会被洗去颜色变为无色,而阳性菌仍为紫色。再添入另一种复染染料(通常使用番红(safranin)或品红(fuchsine)),从而将所有的革兰氏阴性菌染成红色或粉色,而阳性菌仍为紫色。通过这种测试我们可以区分这两种细胞壁结构不同的细菌。
革兰氏阴性菌细胞壁中肽聚糖含量低,而脂类含量高。当用乙醇处理时,脂类物质溶解,细胞壁通透性增强,使龙胆紫极易被乙醇抽出而脱色;再度染上复染液番红的时候,便呈现红色了。
1.特性
a.胞质膜(Cytoplasmicmembrane):存在于细胞质中各膜结合细胞器中的膜,包括核膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜、线粒体膜、叶绿体膜、过氧化物酶体膜等。
b.肽聚糖薄层,比革兰氏阳性菌要薄得多 。
c.外层膜(outermembrane),是在肽聚糖层之外的膜,内含有脂多糖,核糖,O抗原。
d.外层膜中还有孔蛋白,允许特定的分子通过。
e.周质(periplasmicspace):指肽聚糖层和外层膜之间的空间。
f.S层直接与外层膜相连,而非肽聚糖层。
g.如果有鞭毛,表毛有四个支撑环而不是两个。
h.没有磷壁酸(teichoicacids)或者脂磷壁酸。
i.多糖骨架上有脂蛋白。
j.大多数革兰氏阴性菌中含有胞壁质脂蛋白(Braun's lipoprotein),其作用为通过共价键连接外层膜和多糖。
l.大多数革兰氏阴性菌非孢子生殖(伯氏考克斯体(Coxiella burnetii)除外)。
2.病源
革兰氏阴性菌的病原能力通常与其细胞壁组成相关,具体说来有脂多糖(lipopolysaccharide,又称为LPS或者内毒素(endotoxin))层。在人体中,LPS可以激发一种固有免疫反应(innate immune response)这种反应是通过细胞素制造和免疫系统活化等来描述其特征的。比如,红肿就是细胞素产生并释放导致的。因为脂多糖在革兰氏阴性菌的细胞墙表皮,所以大多数或旧型抗生素都不能有效抑制此类细菌。
3.辨别方式
用结晶紫液加碘液染色,再用95%酒精脱色,然后用稀复红液染色。经过这样的处理,有的细菌被染成紫色,是革兰氏阳性菌,有的被染成红色,是革兰氏阴性菌。
4.菌种代表
革兰氏阴性菌,以大肠杆菌为代表。大肠杆菌为兼气性菌种,一般生存于肠道中及厌氧的环境中。革兰氏阴性菌细胞壁的特征为有一层outer memberane 与阳性菌种不同。截至2011年对大肠杆菌的研究很多,除了它是一般食物中是否有被污染的指标外,很多分子生物学方面的研究皆需要使用到大肠杆菌当作实验宿主。
除了大肠杆菌外,绿脓杆菌、变形杆菌、痢疾杆菌、肺炎杆菌、布氏杆菌、流感(嗜血)杆菌、副流感(嗜血)杆菌、卡他(摩拉)菌、不动杆菌属、耶尔森菌属、嗜肺军团菌、百日咳杆菌、副百日咳杆菌、志贺菌属、巴斯德菌属、霍乱弧菌、副溶血性杆菌、类志贺吡邻单胞菌等也是革兰氏阴性菌。
5.所属门
异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)
绿弯菌门(Chloroflexi)
热脱硫杆菌门(Thermodesulfobacteria)
产水菌门(Aquificae)
热袍菌门(Thermotogae)
蓝菌门(Cyanobacteria)
变形菌门(Proteobacteria)
螺旋体门(Spirochaetes)
纤维杆菌门(Fibrobacteres)
绿菌门(Chlorobi)
拟杆菌门(Bacteroidetes)
衣原体门(Chlamydiae)
黏胶球形菌门(Lentisphaerae)
浮霉菌门(Planctomycetes)
疣微菌门(Verrucomicrobia)
酸杆菌门(Acidobacteria)
装甲菌门(Armatimonadetes)
嗜热丝菌门(Caldiserica)
产金菌门(Chrysiogenetes)
脱铁杆菌门(Deferribacteres)
网团菌门(Dictyoglomi)
迷踪菌门(Elusimicrobia)
梭杆菌门(Fusobacteria)
芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)
硝化螺旋菌门(Nitrospira)
互养菌门(Synergistetes)
6.纤维杆菌门
纤维杆菌门(Fibrobacteres)是一类革兰氏阴性细菌,只包括纤维杆菌属(Fibrobacter)一个属。
纤维杆菌属生活在反刍动物的瘤胃中,在其细胞周质中有纤维素酶可以分解纤维素使动物能够吸收。
下属:
纤维杆菌纲(Fibrobacteria)
纤维杆菌目(Fibrobacterales)
纤维杆菌科(Fibrobacteraceae)
丝状杆菌属(学名:Fibrobacter)为纤维杆菌目纤维杆菌科的唯一一属厌氧革兰氏阴性菌。杆状或多形态的卵圆细胞。分离于哺乳动物的胃肠道。杆状或多形态的卵圆细胞,0.4——0.8μm×0.8——2.0μm。不产芽孢,不运动。典型地发酵纤维素和纤维二糖,但几乎不分解其他糖。主要的发酵产物是乙酸和琥珀酸,有时产生少量的甲酸。生长要求CO2、挥发性脂肪酸、NH3及一种或多种维生素。NH3是必须氮源。分离于哺乳动物的胃肠道。此属的模式种为产琥珀酸丝状杆菌(Fibrobacter succinogenes)。
7.黏胶球形菌门
下属:
黏胶球形菌纲(Lentisphaerae)
黏胶球形菌目(Lentisphaerales)
黏胶球形菌科(Lentisphaeraceae)
食物谷菌目(Victivallales)
食物谷菌科(Victivallaceae)
(1)黏胶球形菌科
黏胶球形菌科(学名:Lentisphaeraceae)为黏胶球形菌目的一科细菌。此科的模式属为黏胶球形菌属(Lentisphaera)。
(2)食物谷菌科
食物谷菌科(学名:Victivallaceae)为食物谷菌目的一科细菌。此科的模式属为食物谷菌属('Victivallis)。
8.装甲菌门
下属:
装甲菌纲Armatimonadia
土壤胞菌纲
9.产金菌门
产金菌门(Chrysiogenetes)是一支独特的细菌,目前只发现了一个种,即砷酸产金菌(Chrysiogenes arsenatis)。它具有独特的生活方式和生化过程。它经营化能无机自养,利用对绝大多数生物剧毒的砷作为其营养。砷酸产金菌利用亚砷酸盐作为电子供体,将其氧化成砷酸盐。
砷酸产金菌可以在富含亚砷酸盐的地方被发现,比如被砷污染的湖底或者含砷的金矿中。
下属:
产金菌纲(Chrysiogenetes)
产金菌目(Chrysiogenales)
产金菌科(Chrysiogenaceae)
金矿菌属(学名:Chrysiogenes)为产金菌科的一属细菌。该属的模式种和惟一种为砷酸产金菌(Chrysiogenes arsenatis)。
产金菌门只发现砷酸产金菌一个种。
10.脱铁杆菌门
脱铁杆菌门(Deferribacteres)是一类通过专性或兼性厌氧代谢获得能量的细菌,可利用多种电子受体。
下属:
脱铁杆菌纲(Deferribacteres)
脱铁杆菌目(Deferribacterales)
脱铁杆菌科(Deferribacteraceae)
11.网团菌门
网团菌门(Dictyoglomi)是一类细菌,只包含一个属,即网团菌属(Dictyoglomus)。它是极端嗜热菌,营化能有机营养,即利用有机物获得能量。这种生物可以制造木聚糖酶,将木聚糖(xylan)分解成木糖(xylose)。用这种酶对木质纸浆进行预处理,就能够利用较少的氯气漂白得到更白的纸。
下属:
网团菌纲(Dictyoglomi)
网团菌目(Dictyoglomales)
网团菌科(Dictyoglomaceae)
12.梭杆菌门
梭杆菌门(Fusobacteria)是一个小类群的革兰氏阴性细菌。其中梭杆菌属(Fusobacterium)常见于消化道,是口腔菌群之一,也可导致一些疾病。
今年10月份,两个研究小组发布了几乎相同的研究报告,指出一种叫做“梭杆菌”的稀有生存在人体肠道的细菌在结肠癌细胞中处于异常活跃状态,表明它与结肠癌高发病率具有一定的联系。对比健康的结肠组织和癌细胞,研究人员发现癌细胞中的梭杆菌数量是健康结肠组织的数百倍。
这是首次证实梭杆菌与癌症具有相关性,但此前的研究发现这些微细菌可导致溃疡性结肠炎高发病率。
哈佛大学陈曾熙公共卫生学院Dana-Farber癌症中心的WendyGarrett开展的项目,发现梭杆菌促进结直肠肿瘤的形成以及加速结直肠癌的恶化,而且还发现与周边正常组织相比,梭杆菌在结直肠癌组织中的富集浓度更大。
下属:
梭杆菌纲(Fusobacteria)
梭杆菌目(Fusobacteriales)
(1)梭杆菌目
梭杆菌目(学名:Fusobacteriales)为梭杆菌纲的惟一一目细菌。此目的模式属为梭杆菌属(Fusobacterium)。
下属科:
梭杆菌科(Fusobacteriaceae)
纤毛菌科(Leptotrichiaceae)
(2)梭杆菌科
梭杆菌科(学名:Fusobacteriaceae)为梭杆菌目的一科细菌。此科的模式属为梭杆菌属(Fusobacterium)。
梭杆菌属(学名:Fusobacterium)为梭杆菌科的一个属。该属的模式种为具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)。
(3)纤毛菌科
纤毛菌科(学名:Leptotrichiaceae)为梭杆菌目的一科细菌。此科的模式属为纤毛菌属(Leptotrichia)。
①纤毛菌属
纤毛菌属(学名:Leptotrichia)为梭杆菌目纤毛菌科的一属厌氧革兰氏阴性菌。直杆或微弯杆菌。主要生活在菌斑中,但在女性生殖道中也发现类似的细菌。此属的模式种为口腔纤毛菌(Leptotrichia buccalis)。
②链杆菌属
链杆菌属(学名:Streptobacillus)为纤毛菌科的一属细菌。该属的模式种为念珠状链杆菌(Streptobacillus moniliformis)。
13.芽单胞菌门
芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)目前仅有一属得到正式命名,即芽单胞菌属(Gemmatimonas),是一类革兰氏阴性细菌,通过出芽方式繁殖。
下属:
芽单胞菌纲(Gemmatimonadetes)
芽单胞菌目(Gemmatimonadales)
芽单胞菌科(Gemmatimonadaceae)
趋光出芽单胞菌是芽单胞菌属(Gemmatimonas)的微生物,革兰氏阴性,模式种,淡水菌,微好氧,接触酶和氧化酶阳性,可运动杆菌,最适温度25-30,pH7.0-8.0,仅在寡营养平板上生长(如R2A agar),在10%氧气浓度下10-14天形成红色菌落,细小0.3-0.5 um,圆形,边缘规则,无晕环,中央凸起。在MA培养基上28℃生长7天,蛋白酶、淀粉酶、脂酶(三丁酸甘油酯)呈阴性。
14.硝化螺旋菌门
硝化螺旋菌门(Nitrospira)是一类革兰氏阴性细菌。其中的硝化螺旋菌属(Nitrospira)作为硝化细菌(Nitrifier),可将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。
(1)下属
硝化螺旋菌纲(Nitrospira)
硝化螺旋菌目(Nitrospirales)
硝化螺旋菌科(Nitrospiraceae)
(2)硝化螺旋菌科
硝化螺旋菌科(学名:Nitrospiraceae)为硝化螺旋菌目的一科细菌。
①钩端螺菌属
钩端螺菌属(学名:Leptospirillum)为硝化螺旋菌科的一个属。该属的模式种为铁氧化钩端螺菌(Leptospirillum ferrooxidans)。
②硝化螺菌属
硝化螺菌属(学名:Nitrospira)为硝化螺旋菌科的一个属。该属的模式种为海洋硝化螺菌(Nitrospira marina)。
③热脱硫弧菌属
热脱硫弧菌属(学名:Thermodesulfovibrio)为硝化螺旋菌科的一个属。此属的模式种为黄石热脱硫弧菌(Thermodesulfovibrio yellowstonii)。
15.互养菌门
(1)下属
互养菌纲(Synergistia)
互养菌目(Synergistales)
互养菌科(学名:Synergistaceae)
(2)互养菌科
互养菌科(学名:Synergistaceae)为互养菌目的唯一一科细菌。此科的模式属为互养菌属(Synergistes)。
①醋微菌属
醋微菌属(学名:Acetomicrobium)为互养菌目互养菌科的一属厌氧革兰氏阴性菌。弯杆,0.6——0.8μm×2.0——7.0 μm。不产芽孢,运动,亚极生单鞭毛或少数侧生鞭毛。嗜热,最适生长温度是58——73℃。化能有机营养。发酵各种己糖和戊糖。生长要求酵母粉,发酵葡萄糖产生乙酸、 CO2和H2或乙酸、乳酸、乙醇、CO2和H2。分离自垃圾污泥。
此属的模式种为黄色醋微菌(Acetomicrobiumflavidum)。
②联合菌属
联合菌属(学名:Synergistes)为互养菌目互养菌科的一属革兰氏阴性菌。细胞椭圆到杆状。目前只在瘤胃中发现。此属的模式种为约氏联合菌属(Synergistes jonesii)。