細菌的結(jié)構(gòu)
細菌的結(jié)構(gòu)是怎么樣的?為了幫助大家了解,醫(yī)學教育網(wǎng)為大家搜集整理如下:
細菌的結(jié)構(gòu)分為基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)?;窘Y(jié)構(gòu)是各種細菌都具有的結(jié)構(gòu),包括細菌的細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、核質(zhì)。某些細菌特有的結(jié)構(gòu)稱為特殊結(jié)構(gòu),包括細菌的莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞 。
細胞壁
細胞壁(cell wall) 位于菌細胞的最外層,包繞在細胞膜的周圍,組成較復雜,并隨細菌不同而異。革蘭陽性菌和革蘭陰性菌細胞壁的共有組分為肽聚糖,但各自有其特殊組分 。
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(gòu)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(cè)鏈,相鄰聚糖纖維之間的短肽通過肽橋(革蘭陽性菌)或肽鍵(革蘭陰性菌)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(zhì)。革蘭陰性菌細胞壁厚約10nm,僅2-3層肽聚糖,其他成分較為復雜,由外向內(nèi)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(jié)構(gòu)或抑制其合成的物質(zhì),都有抑菌或殺菌作用。如溶菌酶是N-乙酰胞壁酸酶,青霉素抑制轉(zhuǎn)肽酶的活性,抑制肽橋形成。
細菌細胞壁的功能包括:①保持細胞外形,提高機械強度;②抑制機械和滲透損傷(革蘭陽性菌的細胞壁能耐受20kg/cm2的壓力);③介導細胞間相互作用(侵入宿主)④;防止大分子入侵;⑤協(xié)助細胞運動和生長,分裂和鞭毛運動;⑥賦予細菌特定的抗原性以對抗生素和噬菌體的敏感性。
其中還有一些缺壁細菌,分為四類:①L型細菌,是指某些在實驗室或宿主體內(nèi),通過自發(fā)突變,形成細胞壁缺陷的變異菌株;②原生質(zhì)體,是指在人為條件下(用溶菌酶或青霉素)處理革蘭陽性細菌,獲得的無壁細胞;③球狀體,是指在人為條件下,處理革蘭陰性菌,獲得的殘留部分細胞壁的細胞;④支原體,是指在進化過程中獲得的無壁的原核微生物 。
細胞膜
是典型的單位膜結(jié)構(gòu),厚約8~10nm,外側(cè)緊貼細胞壁,某些革蘭陰性菌還具有細胞外膜。通常不形成內(nèi)膜系統(tǒng),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于細胞膜上。某些進行光合作用的原核生物(藍細菌和紫細菌),質(zhì)膜內(nèi)褶形成結(jié)合有色素的內(nèi)膜,與捕光反應有關。某些革蘭陽性細菌質(zhì)膜內(nèi)褶形成小管狀結(jié)構(gòu),稱為中膜體(mesosome)或間體,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的復制有關 。
細胞質(zhì)與核質(zhì)體
細菌和其它原核生物一樣,只有擬核,沒有核膜,DNA集中在細胞質(zhì)中的低電子密度區(qū),稱核區(qū)或核質(zhì)體(nuclear body)。細菌一般具有1-4個核質(zhì)體,多的可達20余個。核質(zhì)體是環(huán)狀的雙鏈DNA分子,所含的遺傳信息量可編碼2000~3000種蛋白質(zhì),空間構(gòu)建十分精簡,沒有內(nèi)含子。由于沒有核膜,因此DNA的復制、RNA的轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的合成可同時進行,而不像真核細胞的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,部分附著在細胞膜內(nèi)側(cè),大部分游離于細胞質(zhì)中。細菌核糖體的沉降系數(shù)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(zhì),小亞單位含有16SrRNA與20多種蛋白質(zhì)。30S的小亞單位對四環(huán)素與鏈霉素很敏感,50S的大亞單位對紅霉素與氯霉素很敏感。
細菌核區(qū)DNA以外的,可進行自主復制的遺傳因子,稱為質(zhì)粒(plasmid)。質(zhì)粒是裸露的環(huán)狀雙鏈DNA分子,所含遺傳信息量為2~200個基因,能進行自我復制,有時能整合到核DNA中去。質(zhì)粒DNA在遺傳工程研究中很重要,常用作基因重組與基因轉(zhuǎn)移的載體。
胞質(zhì)顆粒是細胞質(zhì)中的顆粒,起暫時貯存營養(yǎng)物質(zhì)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著一層多糖類物質(zhì),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御不良環(huán)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(xiàn)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。細菌莢膜的纖絲還能把細菌分泌的消化酶貯存起來,以備攻擊靶細胞之用。
另外在細菌入侵免疫系統(tǒng)時,莢膜可以防止免疫系統(tǒng)識別細菌,從而存活下來 。
鞭毛
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(gòu)成,結(jié)構(gòu)上不同于真核生物的鞭毛。細菌可以通過調(diào)整鞭毛旋轉(zhuǎn)的方向(順和逆時針)來改變運動狀態(tài)。
菌毛
菌毛是在某些細菌表面存在著一種比鞭毛更細、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(jù)形態(tài)、結(jié)構(gòu)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,后者為中空管子,與傳遞遺傳物質(zhì)有關。
芽孢
有些細菌在生長發(fā)育的后期,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(huán)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(huán)境中,又能萌發(fā)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 。
某些細菌處于不利的環(huán)境,或耗盡營養(yǎng)時,形成內(nèi)生孢子,又稱芽孢,是對不良環(huán)境有強抵抗力的休眠體,由于芽孢在細菌細胞內(nèi)形成,故常稱為內(nèi)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(jīng)500-1000年后仍有活力,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(nèi)及外有以下幾部分組成:
1.芽孢原生質(zhì)(spore protoplast,核心core):含濃縮的原生質(zhì)。
2.內(nèi)膜(inner membrane):由原來繁殖型細菌的細胞膜形成,包圍芽孢原生質(zhì)。還有細模質(zhì)。
3.芽孢壁(spore wall):由繁殖型細菌的肽聚糖組成,包圍內(nèi)膜。發(fā)芽后成為細菌的細胞壁。
4.皮質(zhì)(cortex):是芽孢包膜中最厚的一層,由肽聚糖組成,但結(jié)構(gòu)不同于細胞壁的肽聚糖,交聯(lián)少,多糖支架中為胞壁酐而不是胞壁酸,四肽側(cè)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(zhì)地堅韌致密,由類角蛋白組成(keratinlike protein),含有大量二硫鍵,具疏水性特征。
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(jié)構(gòu)疏松。
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