細(xì)菌外膜的分子構(gòu)成及LPS與蛋白質(zhì)間的相互作用介紹
細(xì)菌外膜與真核細(xì)胞膜一樣，亦是由不對稱的磷脂雙層構(gòu)成基本骨架。內(nèi)毒素作為一種特殊的磷脂，全部存在于外膜的外葉中，應(yīng)用抗體標(biāo)記技術(shù)可觀察到內(nèi)毒素抗體僅結(jié)合于外葉上，而不與內(nèi)葉結(jié)合。應(yīng)用酶降解技術(shù)亦能證明這一點(diǎn)。對于單個菌細(xì)胞來講，內(nèi)毒素與磷脂具有相同數(shù)目的輕碳鏈（脂肪酷基）數(shù)目，因而它們在外膜中占據(jù)相同大小的區(qū)域。因此理論計(jì)算亦可證明外膜中的外葉全部由 LPS（及蛋白質(zhì)）組成，而基本上不含磷脂。反之外膜的內(nèi)葉則全部由磷脂所占據(jù)。這至少對于野型（光滑型）細(xì)菌來講是完全可以肯定的。但是粗糙型細(xì)菌外膜的構(gòu)成與光滑型菌株不一樣，主要表現(xiàn)在粗糙型菌株外膜的外葉并不完全是由內(nèi)毒素組成，而是由內(nèi)毒素與磷脂共同組成，而粗糙型細(xì)菌外膜的內(nèi)葉則仍然全部由磷脂（及蛋白質(zhì)）組成（圖1-2）。
A：光滑型（野型）菌的外膜，外膜外葉全部由LPS（及蛋白質(zhì)）組成，而內(nèi)葉則全部由磷脂（及蛋白質(zhì)）組成。
B：粗糙型菌的外膜，外膜外葉由LPS和磷脂（及蛋白質(zhì)）共同組成而內(nèi)葉則全部由磷脂（及蛋白質(zhì)）組成。
事實(shí)上，細(xì)菌外膜的這種非對稱性結(jié)構(gòu)在細(xì)菌的生理學(xué)上具有十分重要的意義。腸道菌多存在于含高濃度膽鹽的環(huán)境中，而由內(nèi)毒素組成的外膜外葉可阻止膽鹽的進(jìn)入而免遭破壞。而腸道以外的細(xì)菌則不需要具備對脂溶性物質(zhì)高度的不通透性，從而這些細(xì)菌一般形成更為對稱性的外膜結(jié)構(gòu)。粗糙型細(xì)菌由于其外膜的外葉中存在一定量的磷脂，故而易受外環(huán)境的影響，因而其外膜不如野型細(xì)菌外膜穩(wěn)定。
（二）LPS分子間的相互作用
LPS 是在細(xì)胞漿內(nèi)合成的，最終被轉(zhuǎn)運(yùn)到外膜而成為細(xì)菌外膜的特征性成分。由于LPS僅存在于外膜的外葉中，故其間必定有什么特異性的機(jī)制參與而使LPS轉(zhuǎn)運(yùn)到外葉而不是內(nèi)葉，這種機(jī)制可能涉及 LPS與磷脂及它們各自分子間的相互作用。已知LPS與磷脂有強(qiáng)烈的相互作用，但比較起來，LPS與LPS，磷脂與磷脂，亦即同源性物質(zhì)間的相互作用要更為強(qiáng)烈，化學(xué)提純的LPS由于其分子間具有強(qiáng)烈的相互作用，故而在一定條件下可形成LPS單層膜結(jié)構(gòu)，如果加入生理比例量的磷脂，則便可形成+分穩(wěn)定的雙層膜區(qū)域結(jié)構(gòu)。當(dāng)然LPS分子間的相互作用還需兩價陽離子（如 Ca2+，Mg2+）的參與。
LPS遠(yuǎn)端的糖殘基部分含有多量的負(fù)電荷，因而如果沒有對應(yīng)離子的介入，LPS分子間可發(fā)生靜電排斥反應(yīng)。天然條件下存在的LPS中含有許多陽離子（Na+、Mg2+、Ca2+及攜帶正電荷的胺類物質(zhì)（尸胺、腐胺、精胺、亞精胺及乙醇胺）。應(yīng)用電透析去除這些無機(jī)及有機(jī)物質(zhì)，可使LPS的物理學(xué)性狀乃至生物學(xué)性狀發(fā)生改變。這類陽離子的存在對于外膜的構(gòu)成起著十分重要的作用，如果應(yīng)用鰲合劑去除外膜中陽離子則外膜即可遭到破壞。另一方面，加入Mg2+則可起到穩(wěn)定外膜的作用。因而當(dāng)培養(yǎng)基中加入適量Mg2+（0.15mmol/L）可抑制粗糙型及脂蛋白缺陷菌間周酶的漏出。
（三）LPS與蛋白質(zhì)的相互作用
細(xì)菌外膜中存在的LPS與蛋白質(zhì)分子可發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。應(yīng)用酚水法提取到的LPS含有相當(dāng)多量的蛋白質(zhì)成分（可高達(dá)10%左右）使再通過凝膠過濾亦不能將這類蛋白完全去除這些蛋白質(zhì)分子先前曾稱為“LPS相關(guān)蛋白”（LPS-associate proteins），其主要成分為透道蛋白，或OmpA蛋白。另一方面OmpA蛋白可作為TuⅡ噬菌體的受體，但是在體外實(shí)驗(yàn)中，噬菌體并不能識別并與OmpA蛋白結(jié)合，僅在加入了定的LPS后噬菌體才能與這種蛋白結(jié)合，說明LPS是OmpA蛋白作為Tu菌體的受體所必需的。加入一定量的Mg2+和磷脂可促進(jìn) OmpA 蛋白與噬菌體結(jié)合。
