第一节 支原体的化学组成

支原体在化学组成方面与原核细胞型微生物相类似，包括蛋白质、遗传物质、脂类和糖类等。

一、蛋白质

与其他微生物一样，支原体也含有较多的蛋白质，包括膜蛋白和胞质内的酶蛋白等。

（一）膜蛋白

支原体的膜蛋白主要以内在膜蛋白和外周膜蛋白等形式存在，内在膜蛋白不同程度地镶嵌在脂质双层之间，而外周膜蛋白主要通过次级键结合于细胞膜上，内在膜蛋白也称为脂质相关膜蛋白（lipid-associated membrane proteins, LAMPs）。大部分支原体LAMPs的结构与其他细菌脂蛋白的结构非常相似，其氨基端含有的甘油二酯-半胱氨酸是LAMPs免疫活性的物质基础，能结合甘油二酯的脂肪酸链结构而锚定于细胞膜上。其中的外周膜蛋白含有两条酰化链的二酰甘油（DAG），后者通过O酯键连接在肽链N-末端半胱氨酸（Cys）的巯基上，通过其酰基链锚定于细胞膜上。由于绝大部分支原体没有氨基端酰基转移酶基因，因此支原体LAMPs的氨基端为未被酰化的Cys残基，含有自由的氨基。但在细菌的脂蛋白中，该氨基能结合于长链脂肪酸，这可能是支原体LAMPs与其他细菌脂蛋白致病机制不同的原因之一。支原体LAMPs的羧基端为多肽。

脂蛋白具有较强的免疫原性，与支原体的致病性有关。一些支原体的LAMPs能介导支原体黏附到宿主细胞表面，因此又称之为黏附蛋白。支原体的黏附蛋白包括黏附素和黏附辅助蛋白，黏附辅助蛋白与黏附素共同组成黏附蛋白复合体，并通过影响黏附蛋白的定位而影响其功能。研究表明生殖支原体黏附蛋白MgPa可与人尿道上皮细胞表面的亲环蛋白（CypA）受体结合介导生殖支原体黏附或侵入细胞内。研究表明生殖支原体、穿透支原体、发酵支原体和解脲脲原体的LAMPs还能通过激活NF-κB诱导巨噬细胞产生NO、IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α等炎症性细胞因子，因而对宿主细胞具有毒性作用。

另外，支原体膜蛋白分布的不对称性比脂类更明显，且其膜蛋白多半是“内向”的，而其“横向”运动则受膜内脂类物质物理状态的制约。膜蛋白和脂类的相对含量和支原体的培养时间有关，随着培养时间的延长，膜内磷脂和胆固醇的含量不断下降，蛋白质的比例则相应地上升，膜的流动性随之下降。

糖蛋白主要是细胞膜成分，肺炎支原体的细胞膜组分经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分离后得到1条糖蛋白带，含80%～90%的氨基酸（主要是甘氨酸和组氨酸）和7%的糖类（主要是葡萄糖、半乳糖和葡糖胺）。这类蛋白质位于膜外层，被认为是黏附于宿主细胞膜的结合部位。

（二）酶蛋白

支原体具有一些与代谢和毒力有关的酶蛋白，如甘油-3-磷酸氧化酶、精氨酸脱亚胺酶、糖基转移酶等。研究表明在无胆甾原体细胞膜面向细胞质的一侧具有电子传递系统中的NADH氧化酶和黄素蛋白酶两种酶。支原体属和螺原体属都有ATP酶，其活性有赖于膜脂类，而去污剂和磷酸酯酶能很快使该酶失活。一些支原体的膜内具有与脂类和糖类合成有关的酶蛋白。如生殖支原体具有的糖基转移酶与糖脂类的合成有关。另外，牛支原体的果糖-1，6-二磷酸醛缩酶与其在宿主细胞的定植有关。

二、遗传物质

（一）核酸

支原体核酸的显著特征是G+C（%）含量低，除少数支原体外，大多数支原体基因组中G+C（%）含量平均为24%～33%，且G+C（%）含量在基因组中分布不均，如生殖支原体基因组中G+C（%）含量为32%，而rRNA和tRNA的G+C（%）含量分别达44%和52%。另外，支原体的同工tRNA的种类少，例如甲硫氨酸、甘氨酸、赖氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸等的tRNA都只有1种。支原体的tRNA中很少见到经修饰的稀有核苷酸。另外，支原体tRNA的核苷酸序列与革兰氏阳性菌tRNA的核苷酸序列较接近，与革兰氏阴性菌的tRNA则有较大差异，例如丝状支原体山羊亚种（M. mycoides subsp. capri）的甲酰甲硫氨酸tRNA结构与枯草杆菌（B. subtilis）的相比只有6处不同，但与大肠埃希菌（E. coli）的相比则有12处不同。支原体的rRNA与细菌的差异较明显，Reff认为rRNA是进化上较为保守的分子，这为支原体单独建立柔膜体纲提供了分子生物学的理论支持。

（二）基因组

与其他原核生物一样，支原体基因组也是由双链DNA组成的，其基因组大小介于580～1 380kb，在能够独立繁殖的原核细胞型生物中，支原体属和脲原体属的基因组是最小的。另外，不同支原体种属间的基因组大小有所不同，其原因除了基因组中大量的重复元件和插入序列引起的改变外，可能还与外来基因（如病毒基因）的整合有关。另外，支原体基因组中某些位点腺嘌呤和胞嘧啶碱基呈甲基化状态，甲基化的程度与类型在支原体的分类中具有重要意义。

（三）质粒

1980年Ranhand经电镜和密度梯度离心等方法首次证实螺原体中存在质粒，研究证实在关节炎支原体（M. arthritidis）、蕈状支原体、人型支原体和莱氏无胆甾原体等其他支原体中也存在质粒。支原体中所带质粒包括pADB 201和pKMK 1两种，均为隐蔽性质粒，其功能尚不清楚。

三、脂类

在支原体的细胞膜中，含有较多的脂类物质，其含量约占膜成分的1/3，主要包括胆固醇、磷脂和脂多糖。

（一）胆固醇

胆固醇与膜结合可稳定膜的结构，使柔韧性减少。在不同属的支原体中，其胆固醇的含量也不一样，如支原体属和螺原体属内胆固醇的含量比无胆甾原体属高得多。需胆固醇的支原体（支原体属和螺原体属中的支原体）不能合成膜内的脂肪酸，主要依靠胆固醇来调节膜的流动性和稳定细胞膜的结构。而无胆甾原体属中的莱氏无胆甾原体，主要依靠调节膜内脂肪酸的组成来调节膜的流动性，即在低温下生长时膜内油酸（十八烯酸）的含量比较高，而当处于较高温度时，则棕榈酸（十六烷酸）的含量增加以增大细胞膜的流动性。

（二）磷脂

磷脂是细胞膜的主要结构物质，是一种非常重要的复合脂，含有高度疏水（脂肪酸）和相对亲水（甘油）部分，因而能以不同的化学形式存在。支原体的膜普遍含有磷脂酰甘油和双磷脂酰甘油，其中的磷脂酰甘油含量只占细胞膜脂类总量的3%，但对保护ATP酶有重要意义。另外，支原体与专性厌氧菌一样，还含有缩醛磷脂。

（三）脂多糖

某些支原体细胞膜中含有脂多糖化合物，具有免疫原性、且能稳定细胞膜和辅助支原体吸附于易感动物细胞表面受体。支原体的脂多糖化合物与革兰氏阴性菌的脂多糖相似，但它缺少典型的细菌脂多糖的脂质骨架和磷酸酯。

四、糖类

糖类是碳、氢和氧之间以1∶2∶1组成的有机化合物，与生物学相关性最大的糖类是含有4～7个碳原子的糖类。单糖能以α或β两种糖苷键相连而形成多糖，多糖除了是碳和能源的储存物质外，还能和其他类型的大分子结合，如与蛋白质和脂类结合分别形成糖蛋白和糖脂，这些化合物在细胞膜中起重要作用。肺炎支原体与莱氏无胆甾原体的膜脂主要就是糖脂，葡萄糖与脂肪酸按1∶4的比例形成具免疫原性的“糖脂x”。

除参与糖脂及糖蛋白等组成外，糖类还能形成膜外的一些附属物。例如丝状支原体丝状亚种膜外的“荚膜”，主要由半乳聚糖组成，该化合物对动物细胞有毒性，是一种重要的致病因子。另外，莱氏无胆甾原体菌体表面具有由N-乙酰半乳糖胺和N-乙酰葡糖胺组成的己糖胺聚合物。

（曾焱华）