細菌結構

細菌結構沒有葉綠體，也沒有線粒體，大部分不能進行光合作用。但部分細菌細胞膜上擁有葉綠素，可進行光合作用。

細菌（英文：germs；學名：bacteria）廣義的細菌即為原核生物是指一大類細胞核無核膜包裹，只存在稱作擬核區（nuclear region）(或擬核)的裸露DNA的原始單細胞生物，包括真細菌（eubacteria）和古生菌（archaea）兩大類羣。人們通常所説的即為狹義的細菌，狹義的細菌為原核微生物的一類，是一類形狀細短，結構簡單，多以二分裂方式進行繁殖的原核生物，是在自然界分佈最廣、個體數量最多的有機體，是大自然物質循環的主要參與者。

細菌主要由細胞壁、細胞膜、細胞質、核質體等部分構成，有的細菌還有莢膜、鞭毛、菌毛、纖毛‘等特殊結構。絕大多數細菌的直徑大小在0.5~5μm之間。

細胞壁厚度因細菌不同而異，一般為15-30nm。主要成分是肽聚糖，由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸構成雙糖單元，以β-1,4糖苷鍵連接成大分子。N-乙酰胞壁酸分子上有四肽側鏈，相鄰聚糖纖維之間的短肽通過肽橋（革蘭氏陽性菌）或肽鍵（革蘭氏陰性菌）橋接起來，形成了肽聚糖片層，像膠合板一樣，粘合成多層。

肽聚糖中的多糖鏈在各物種中都一樣，而橫向短肽鏈卻有種間差異。革蘭氏陽性菌細胞壁厚約20～80nm，有15-50層肽聚糖片層，每層厚1nm，含20-40%的磷壁酸（teichoic acid），有的還具有少量蛋白質。革蘭氏陰性菌細胞壁厚約10nm，僅2-3層肽聚糖，其他成分較為複雜，由外向內依次為脂多糖、細菌外膜和脂蛋白。此外，外膜與細胞之間還有間隙。

肽聚糖是革蘭陽性菌細胞壁的主要成分，凡能破壞肽聚糖結構或抑制其合成的物質，都有抑菌或殺菌作用。如溶菌酶是N-乙酰胞壁酸酶，青黴素抑制轉肽酶的活性，抑制肽橋形成。

細菌細胞壁的功能包括：保持細胞外形；抑制機械和滲透損傷（革蘭氏陽性菌的細胞壁能耐受20kg/cm2的壓力）；介導細胞間相互作用（侵入宿主）；防止大分子入侵；協助細胞運動和分裂。

脱壁的細胞稱為細菌原生質體（bacterial protoplast）或球狀體（spheroplast，因脱壁不完全），脱壁後的細菌原生質體，生存和活動能力大大降低。

是典型的單位膜結構，厚約8~10nm，外側緊貼細胞壁，某些革蘭氏陰性菌還具有細胞外膜。通常不形成內膜系統，除核糖體外，沒有其它類似真核細胞的細胞器，呼吸和光合作用的電子傳遞鏈位於細胞膜上。某些行光合作用的原核生物（藍細菌和紫細菌），質膜內褶形成結合有色素的內膜，與捕光反應有關。某些革蘭氏陽性細菌質膜內褶形成小管狀結構，稱為中膜體（mesosome）或間體（圖3-11），中膜體擴大了細胞膜的表面積，提高了代謝效率，有擬線粒體（Chondroid）之稱，此外還可能與DNA的複製有關。

細菌和其它原核生物一樣，沒有核膜，DNA集中在細胞質中的低電子密度區，稱核區、擬核或核質體（nuclear body）。細菌一般具有1-4個核質體，多的可達20餘個。核質體是環狀的雙鏈DNA分子，所含的遺傳信息量可編碼2000～3000種蛋白質，空間構建十分精簡，沒有內含子。由於沒有核膜，因此DNA的複製、RNA的轉錄與蛋白的質合成可同時進行，而不像真核細胞那樣這些生化反應在時間和空間上是嚴格分隔開來的。

每個細菌細胞約含5000～50000個核糖體，部分附着在細胞膜內側，大部分遊離於細胞質中。細菌核糖體的沉降係數為70S，由大亞單位（50S）與小亞單位（30S）組成，大亞單位含有23SrRNA，5SrRNA與30多種蛋白質，小亞單位含有16SrRNA與20多種蛋白質。30S的小亞單位對四環素與鏈黴素很敏感，50S的大亞單位對紅黴素與氯黴素很敏感。

細菌核區DNA以外的，可進行自主複製的遺傳因子，稱為質粒（plasmid）。質粒是裸露的環狀雙鏈DNA分子，所含遺傳信息量為2~200個基因，能進行自我複製，有時能整合到核DNA中去。質粒DNA在遺傳工程研究中很重要，常用作基因重組與基因轉移的載體。

胞質顆粒是細胞質中的顆粒，起暫時貯存營養物質的作用，包括多糖、脂類、多磷酸鹽等。

莢膜許多細菌的最外表還覆蓋着一層多糖類物質，邊界明顯的稱為莢膜（capsule），如肺炎球菌，邊界不明顯的稱為粘液層（slime layer），如葡萄球菌。莢膜對細菌的生存具有重要意義，細菌不僅可利用莢膜抵禦不良環境；保護自身不受白細胞吞噬；而且能有選擇地粘附到特定細胞的表面上，表現出對靶細胞的專一攻擊能力。例如，傷寒沙門桿菌能專一性地侵犯腸道淋巴組織。細菌莢膜的纖絲細菌還能把細菌分泌的消化酶貯存起來，以備攻擊靶細胞之用。

鞭毛是某些細菌的運動器官，由一種稱為鞭毛蛋白（flagellin）的彈性蛋白構成，結構上不同於真核生物的鞭毛。細菌可以通過調整鞭毛旋轉的方向（順和逆時針）來改變運動狀態。

菌毛是在某些細菌表面存在着一種比鞭毛更細、更短而直硬的絲狀物，須用電鏡觀察。特點是：細、短、直、硬、多，菌毛與細菌運動無關，根據形態、結構和功能，可分為普通菌毛和性菌毛兩類。前者與細菌吸附和侵染宿主有關，後者為中空管子，與傳遞遺傳物質有關。

纖毛是從一些真核細胞表面伸出的、能運動的突起。

有些細菌在生長髮育的後期，個體縮小，細胞壁增厚，形成芽孢。芽孢是細菌的休眠體，對不良環境有較強的抵抗能力。小而輕的芽孢還可以隨風四處飄散，落在適當環境中，又能萌發成為細菌。細菌快速繁殖和形成芽孢的特性，使它們幾乎無處不在[1]。

某些細菌處於不利的環境，或耗盡營養時，形成內生孢子，又稱芽孢，是對不良環境有強抵抗力的休眠體，由於芽孢在細菌細胞內形成，故常稱為內生孢子。

芽孢的生命力非常頑強，有些湖底沉積土中的芽孢桿菌經500-1000年後仍有活力，肉毒梭菌的芽孢在pH 7.0時能耐受100℃煮沸5-9.5小時。芽孢由內及外有以下幾部分組成：

1．芽孢原生質（spore protoplast，核心core）：含濃縮的原生質。

2．內膜（inner membrane）：由原來繁殖型細菌的細胞膜形成，包圍芽孢原生質。還有細模質。

3．芽孢壁（spore wall）：由繁殖型細菌的肽聚糖組成，包圍內膜。發芽後成為細菌的細胞壁。

4．皮質（cortex）：是芽孢包膜中最厚的一層，由肽聚糖組成，但結構不同於細胞壁的肽聚糖，交聯少，多糖支架中為胞壁酐而不是胞壁酸，四肽側鏈由L-Ala組成。

5．外膜（outer membrane）：也是由細菌細胞膜形成的。

6．外殼（coat）：芽孢殼，質地堅韌緻密，由類角蛋白組成(keratinlike protein),含有大量二硫鍵，具疏水性特徵。

7．外壁（exosporium）：芽孢外衣，是芽孢的最外層，由脂蛋白及碳水化合物(糖類)組成，結構疏鬆。