第二节 细菌的基本结构
细菌细胞虽小，但均具有细胞壁、细胞膜、细胞质、核体等基本结构。
一、细胞壁（cell wall）
细胞壁在细菌细胞的外层，是一层无色透明、坚韧而具一定弹性的膜。用革兰（Gram）染色法染色，可以将细菌分为革兰阳性菌和革兰阴性菌两大类，它们的细胞壁结构和化学组成各有不同，电镜图像也有差别。革兰氏阳性菌的细胞壁较厚，约15-80nm，其化学成分主要是肽聚糖（peptidoglycan），占细胞壁总成分的40%-95%，形成15-50层的聚合体。此外，还有磷壁酸、多糖、蛋白质（如金黄色葡萄球菌的A蛋白，A群链球菌的M蛋白）等。磷壁酸是革兰阳性菌特有的成分，是特异的表面抗原。它带负电荷，能与镁离子结合，以维持细胞膜上一些酶的活性。此外，它对宿主细胞具有粘附作用，是A群链球菌的毒力因子；或为噬菌体提供特异的吸附受体。
革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，约10-15nm，其结构和成分较复杂，由外膜和周质间隙组成。外膜由脂多糖、磷脂、蛋白质和脂蛋白等复合构成，周质间隙是一层薄的肽聚糖，约仅占细胞壁的10%-20%。脂多糖（1ipopolysaccharide，LPS） 为革兰阴性细菌所特有，位于外壁层的最外层，厚约8-10nm。由类脂A，核心多糖和侧链多糖三部分组成，其中的类脂A是革兰氏阴性菌内毒素的主要成分。是内毒素的主要毒性成分，发挥多种生物学效应，能致动物体发热，白细胞增多，直至休克死亡。各种革兰氏阴性菌类脂A的结构极相似，无种属特异性。
细胞壁的功能：维持细菌外型，细菌之所以呈球状、杆状和螺旋状是由细胞壁的形状决定的；保护细菌耐受低渗环境，细菌细胞质内含有大分子营养物质和高浓度的无机盐，渗透压约为50万-250万Pa，因有细胞壁菌体不会破裂；阻挡对细菌有害的物质进入菌体；维持菌体内外离子平衡；参与细菌的正常分裂；并与细菌的致病性、抗原性、对噬菌体与药物的敏感性及革兰氏染色特性等密切相关。
细菌细胞壁的化学组成及结构与细菌对某些药物的敏感性也有关。革兰氏阴性菌细胞壁的结构和组成比革兰氏阳性菌复杂，所以一般来说，革兰氏阴性菌对多种抗菌药物具有抵抗力，而革兰氏阳性菌则比较敏感，例如青霉素，革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌敏感。
二、细胞膜（cell merebrane）
又称细胞质膜（cytoplasmic membrane）。位于细胞壁内面，包围在细胞质的外面，是一层富有弹性的半透性薄膜。将细菌用高渗溶液处理，使细胞质与细胞壁分离，在光学显微镜下可以观察到它的存在。用电子显微镜观察，可见细胞膜的内外两层是电子稠密层，中间一层是电子透明层，整个厚度约5-10nm。重量占菌体干重的10%左右。细胞膜的主要化学成分是磷脂和蛋白质，亦有少数碳水化合物和其他物质。磷脂约占细胞膜干重的20%-30%，蛋白质占55%-75%，碳水化合物占2%左右，其结构基本上同于真核细胞膜的液态镶嵌结构。
细菌细胞膜的功能也与真核细胞膜相似。膜上分布有许多酶，例如β半乳糖苷酶、ATP酶及各种合成酶等，进行细胞内外的物质转运、交换，维持细胞内正常渗透压，合成细胞壁、荚膜的各组分，着生鞭毛，并供应细菌运动所需能量等作用。细胞膜受到损伤，细菌将死亡。
三、间体（mesosome）
是细胞膜凹入细胞质内形成的一种囊状、管状或层状的结构。革兰氏阳性菌较为常见。其功能与真核细胞的线粒体相似，与呼吸有关，并有促进细胞分裂的作用。
四、核体（nuclearbody）
细菌为原核微生物，其基因组DNA无核膜包围，分布于细胞质内，称核体或拟核 （nuc1eoid）。核体常被细胞质中大量的RNA掩盖，需用RNA酶将RNA水解，以特殊的Feulgen法染色，才可在光学显微镜观察，核体在细胞质中心或边缘区，呈球状、哑铃状、带状、网状等形态。
细菌核体是一个共价闭合、环状的双链大型DNA分子。例如大肠杆菌的核体DNA分子，分子量约3×109，约有5×06个碱基对，含3000-5000个基因。细菌的DNA无蛋白质相结合，依赖促旋酶（gyrase）形成超螺旋结构。核体仅在复制的短时间内为双倍体，一般均是单倍体。核体的功能：含细菌的遗传基因，控制细菌的生长繁殖和遗传变异。
五、细胞质（cytoplasm）
细菌细胞膜内包围的、除核体以外的所有物质，是一种无色透明、均质的黏稠胶体。主要成分是水、蛋白质、脂类、多糖类、核糖核酸和少量无机盐类等，具有明显的胶体性质。细胞质功能：是细菌进行营养物代谢以及合成核酸和蛋白质的场所，在细胞质内含有各种酶系统，还有核糖体、质粒、包含体、气泡等内含物
六、核糖体（ribosome）
核糖体又名核蛋白体主要集中在细胞浆中，是一种由核糖核酸（rRNA）与蛋白质组成的小颗粒，数目随细菌生长阶段而异，生长旺盛时，有些细菌可达15000个。核蛋白体是细菌合成蛋白质的地方，其合成蛋白质的作用与真核细胞的核糖体相同，但细菌核糖体与人和动物核糖体的蛋白亚基结构不同，所以，红霉素、链霉素等药物可与细菌核糖体的蛋白亚基结合，破坏细菌蛋白合成，杀死细菌，而不与人和动物细胞中的核糖体蛋白亚基结合，故不会伤害人和动物细胞。
质粒（plasmled）：有的细菌还有核染色体外的游离的小型双股DNA分子，称为质粒（plasmid）。质粒通常是一小段双股环状DNA，但也有呈线状的，其大小约2.2-210kb，为核体DNA的1%左右。质粒DNA包含一些细菌非生命生存所必要的基因，控制产生菌毛、毒素、耐药性和细菌素等遗传性状。质粒可以自我复制、遗传，有的能与核体DNA整合而又分离，有的能通过细菌的直接接触传递给另一个菌体。质粒DNA可与外来基因重组，所以在分子生物学技术中被广泛用作基因重组的载体。
质粒能独立复制，随宿主分裂传给子代菌体。有些质粒能与核体DNA整合或脱离，这类质粒又称为附加体 （episome）。质粒具有与外来DNA重组的功能，所以在基因工程中被广泛应用作载体。
