一、分水嶺的基石：肽聚糖與脂多糖的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 革蘭氏陽性菌的“鎧甲”：肽聚糖層

結(jié)構(gòu)特征：多層、致密交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成厚壁（20-80 nm）。

主要成分：聚糖骨架、肽橋。

功能與特性：提供機械強度，是革蘭氏染色中結(jié)晶紫-碘復(fù)合物被“滯留”的物理屏障。磷壁酸作為其特有成分，在粘附與抗原性中起關(guān)鍵作用。

1.2 革蘭氏陰性菌的“堡壘”：外膜與脂多糖

結(jié)構(gòu)特征：薄肽聚糖層（2-7 nm）與外膜構(gòu)成細胞包膜。

脂多糖結(jié)構(gòu)三部分：

O-抗原（菌體抗原）：血清型決定基。

核心多糖：相對保守。

類脂A：內(nèi)毒素（Endotoxin）的毒力中心。

功能與特性：外膜形成滲透屏障，尤其對疏水性藥物和染料（如結(jié)晶紫）具有排斥性，是革蘭氏染色“脫色”的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

二、 分水嶺的延伸一：培養(yǎng)與生長監(jiān)控的策略分野

2.1 培養(yǎng)基的精準(zhǔn)設(shè)計

G?菌：針對其復(fù)雜的營養(yǎng)需求，常在培養(yǎng)基中添加酵母浸膏、血清等提供生長因子。

G?菌：重點關(guān)注內(nèi)毒素控制。在制備用于免疫實驗或細胞培養(yǎng)的細菌成分時，需使用無熱原（Endotoxin-free）的水和耗材。

2.2 生長曲線解讀的差異性

G?菌：由于有厚壁，在對數(shù)期早期可能對滲透壓變化更為敏感。

G?菌：外膜的存在使其對某些表面活性劑（如EDTA）更敏感，EDTA可螯合穩(wěn)定外膜所需的Mg2?，增加通透性。

三、 分水嶺的延伸二：細胞破壁與大分子提取的技術(shù)核心

3.1 破壁方法的選擇邏輯

G?菌 —— 機械破壁為主導(dǎo)：

原理：厚而致密的肽聚糖層難以被化學(xué)方法完全瓦解。

首選方案：珠磨法 (Bead-beating)、超聲波破碎（注意控溫）。

化學(xué)輔助： 溶菌酶 (Lysozyme) 水解肽聚糖，需較長時間；噬菌體裂解酶是新興特異性工具。

G?菌 —— 化學(xué)破壁的高效性：

原理：破壞薄肽聚糖層和外膜即可。

經(jīng)典方案：SDS堿裂解法。去污劑SDS破壞脂質(zhì)雙層，堿變性蛋白并降解DNA。

溫和方案：滲透沖擊法用于周質(zhì)空間蛋白的釋放。

3.2 核酸提取的特別考量

G?菌：必須在裂解步驟中有效克服厚壁屏障，否則DNA得率極低。

G?菌：需在裂解后增加內(nèi)毒素去除步驟（如特殊硅膠膜柱、氯仿抽提），以防止其對PCR、酶切等下游應(yīng)用的抑制。

3.3 蛋白提取的挑戰(zhàn)

G?菌：胞內(nèi)蛋白提取必經(jīng)有效破壁，并需注意添加蛋白酶抑制劑。

G?菌：重點關(guān)注周質(zhì)蛋白的提取，以及重組蛋白表達時內(nèi)毒素的去除，這對制藥和蛋白功能研究至關(guān)重要。

四、 分水嶺的延伸三：鑒定、藥敏與防控的應(yīng)用實踐

4.1 鑒定與血清學(xué)

G?菌：鑒定常關(guān)注觸酶、凝固酶等代謝試驗。

G?菌：基于O-抗原和H-抗原的血清型分型是流行病學(xué)調(diào)查的核心手段。

4.2 抗生素作用靶點與選擇

靶向G?菌：萬古霉素（直接結(jié)合肽聚糖前體）、β-內(nèi)酰胺類（抑制肽聚糖交聯(lián)）。

靶向G?菌：多粘菌素B（破壞外膜，結(jié)合LPS）。

敏感性差異：G?菌外膜對許多抗生素的天然低通透性是其普遍更具耐藥性的原因之一。

4.3 實驗室生物安全

G?菌的突出風(fēng)險：內(nèi)毒素。操作G?菌，尤其是高速離心、超聲破碎等易產(chǎn)生氣溶膠的實驗時，必須嚴格防范，因吸入內(nèi)毒素可導(dǎo)致嚴重的發(fā)熱和炎癥反應(yīng)。

肽聚糖與脂多糖所定義的細胞壁分型，為理解細菌生理和設(shè)計實驗提供了最根本的邏輯框架。在操作任何未知或特定細菌時，首先明確其革蘭氏屬性，將成為我們選擇正確技術(shù)路徑、規(guī)避實驗風(fēng)險、成功獲得目標(biāo)產(chǎn)物的關(guān)鍵第一步。