细菌细胞的超微结构
细菌细胞由三层结构组成。- 胶囊/糖萼
- 细胞壁
- 细胞质
胶囊/糖萼
一种胶状物质,通常由多糖或多肽组成,包裹着某些细菌。糖萼在细胞壁上形成一层紧密结合的膜,这层膜被称为荚膜。这层膜可以保护细菌免受干燥和抗生素的侵害。由于其粘性,它们能够附着在根表面、人类牙齿和组织等表面上。同时,糖萼还能为细菌细胞提供营养。细胞壁
细菌具有颗粒状且坚硬的细胞壁,这不仅为细胞提供了保护,还决定了细胞的形状。从化学角度来看,细胞壁主要由一种名为肽聚糖(Peptidoglycan)或黏肽(mucopeptide)的复杂化合物构成,其成分包括N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine)、N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid)以及由四到五个氨基酸组成的肽链。其中,孔蛋白多肽(porin polypeptide)是细胞壁中最丰富的多肽成分之一,对溶质的扩散起着至关重要的作用。质膜
脂蛋白存在于细胞质膜中。细胞质膜负责调控分子和离子的进出。除了参与代谢物氧化(如呼吸链)以及光合作用的光系统外,细胞质膜内还含有与光合作用相关的酶。细胞质
细胞质是半透明的且质地较稠。其中含有多种细胞成分,包括核糖体。此外,细胞质中还包含糖原、硫颗粒、聚β-羟基丁酸晶体以及聚合的甘油分子。细菌染色体
真核生物的染色体被一层膜包裹,而细菌则拥有一个紧密盘绕的环状DNA分子。这种遗传物质被称为“核区”或“基因组”。大肠杆菌的DNA在解开后长度约为1毫米,但它却包含了所有的遗传信息,这实在令人难以置信。细菌的DNA上没有组蛋白的结合。构成每个染色体的环状DNA分子在某一点上与细胞质膜相连,据认为这种连接可能有助于DNA复制完成后两个染色体的分离。质粒
质粒是一种能够自我复制的、环状的、双链的DNA分子,存在于细菌的染色体之外。它们携带与生育能力、抗生素抗性以及重金属代谢相关的基因。这些质粒中的酶有助于产生细菌染色体中不存在的细菌素和毒素。大多数质粒的体积在1到500千碱基对(kb)之间,占细菌总DNA的0.5%到5.0%。每个细菌细胞可能含有一个或多个质粒。根据其功能,质粒可以被分为多种类型,例如F因子质粒(与生育能力相关)、R因子质粒(与抗生素抗性相关)、Col因子质粒(产生大肠杆菌素)、Ri因子质粒(诱导根系生长)以及Ti因子质粒(诱导肿瘤形成)。**Mesosomes**
细胞内的质膜会折叠成层状结构(lamellae)、管状结构(tubules)和囊泡(vesicles)。通过将这些结构聚集并进一步折叠,质膜能够最大化其表面积,从而促进细胞呼吸并支持二分裂(binary fission)过程。多聚核糖体(Polysomes)
蛋白质是由核糖体合成的。每个细胞中大约含有10,000到15,000个核糖体。核糖体由两个亚基组成:50S亚基和30S亚基。当核糖体通过mRNA连接在一起时,就会形成多核糖体(polyribosomes或polysomes)。鞭毛
鞭毛是许多运动型细菌细胞壁上生长出的细长、类似毛发的结构。其直径约为20至30微米,长度约为15微米。真核生物的鞭毛由9根微管组成,而细菌的每个鞭毛仅由一根微管构成。鞭毛是细菌的运动器官。不同细菌根据鞭毛的数量及其分布位置而具有不同的特性。菌毛(Fimbriae)或纤毛(Pilli)
革兰氏阴性细菌(如肠杆菌)的细胞壁表面有类似毛发的附属结构,称为菌毛(pili)或纤毛(fimbriae)。菌毛的长度从0.2微米到20微米不等,直径约为0.025微米。菌毛并不是体内唯一的附属结构类型,还存在用于接合的性菌毛。细菌的形态分类
根据细菌的形状,它们可以分为几种不同的类型。- 形状为球形或椭圆形的细胞(“coccus”一词源自希腊语“kokkos”,意为“浆果”),被称为球菌。
- 这是一种杆状细胞(其名称来源于拉丁语“baculus”,意为“杆”)。
- 它的名称来源于其特有的振动运动方式,外观类似于一根逗号形状的杆状物。
- 螺旋是一种刚性的结构形式。
- 螺旋体是一种呈螺旋状的微生物("spirochete"由"speira"(意为“螺旋”)和"chaite"(意为“毛发”组成),其结构具有高度的灵活性。
- 从希腊语单词“actis”(意为“光线”)和“mykes”(意为“真菌”)来看,放线菌在组织病变处呈现出发光状的斑点。
- 支原体的形态不稳定,因为它们没有细胞壁。它们呈现为弯曲的形态或丝状结构。
细菌的细胞排列和聚集方式有时具有独特性。根据细胞分裂的平面,球菌可以分为四种类型:双球菌(diplococci)、链球菌(streptococci)、四联球菌(tetrads),以及葡萄球菌(staphylococci),后者看起来像一串葡萄。