細菌の要素。 細菌細胞の構造

細菌細胞の構成要素は 2 つのタイプに分類されます。

- 基本構造(細胞壁、細胞質膜とその誘導体、細胞質とリボソームおよびさまざまな封入体、核様体);

- 仮設構造物(莢膜、粘膜、鞭毛、絨毛、内生胞子、細菌の生活環の特定の段階でのみ形成されます)。

基本的な構造。

細胞壁細胞膜の外側に位置します。 細胞質膜は細胞壁の一部ではありません。 細胞壁の機能:

浸透圧ショックやその他の有害な要因から細菌を保護します。

細菌の形状の決定;

細菌の代謝への参加。

細胞壁には細孔が浸透しており、そこを通って細菌の外毒素が輸送されます。 細胞壁の厚さは10〜100nmです。 細菌の細胞壁の主成分は、 ペプチドグリカンまたは ムレイン、グリコシド結合によって接続された交互の N-アセチル-N-グルコサミンと N-アセチルムラミン酸残基から構成されます。

1884 年、H. グラムは、リンドウ バイオレット、ヨウ素、エチル アルコール、フクシンを使用して細菌を染色する方法を提案しました。 すべての細菌は、グラム染色に応じて、グラム陽性菌とグラム陰性菌の 2 つのグループに分類されます。 グラム陽性菌の細胞壁細胞膜にしっかりとフィットし、その厚さは20〜100 nmです。 これには、テイコ酸（グリセロールまたはリビトールのポリマー）のほか、少量の多糖類、タンパク質、脂質が含まれています。 グラム陰性菌の細胞壁多層で、その厚さは14〜17 nmです。 内層（ペプチドグリカン）は薄い連続ネットワークを形成します。 外層はリン脂質、リポタンパク質、タンパク質で構成されています。 外膜タンパク質はペプチドグリカン層にしっかりと結合しています。

特定の条件下では、細菌は細胞壁成分を完全または部分的に合成する能力を失い、その結果、プロトプラスト、スフェロプラスト、および L 型細菌が形成されます。 スフェロプラスト細胞壁が部分的に破壊された細菌です。 それらはグラム陰性菌で観察されます。 プロトプラスト- これらは細胞壁が完全に欠如した形態です。 それらはグラム陽性菌によって形成されます。 L字型細菌は、細胞壁ペプチドグリカンを合成する能力を部分的または完全に失った細菌の突然変異体（細胞壁に欠陥のある細菌）です。 彼らの名前は、1935 年に設立されたイギリスのリスター研究所の名前に由来しています。

細胞質膜 (CPM) とその誘導体。細胞質膜 (原形質膜) は、細胞壁から細胞質を分離する細菌細胞の半透過性リポタンパク質構造です。 それは細胞の乾燥質量の 8 ～ 15% を占めます。 その破壊は細胞死につながります。 電子顕微鏡検査により、その三層構造が明らかになりました。 細胞質膜はタンパク質 (50 ～ 75%) と脂質 (15 ～ 20%) の複合体です。 脂質の大部分はリン脂質に代表されます。 さらに、少量の炭水化物が膜内に検出されました。

バクテリア CPM は次の機能を実行します。

バリア機能 (分子の「ふるい」)。

エネルギー;

特別なキャリア（トランスロカーゼまたはパーミアーゼ）を使用した、さまざまな有機および無機の分子およびイオンの選択的移動。

複製とその後の染色体分裂。

細胞の成長中、細胞質膜は、と呼ばれる多数の陥入 (陥入) を形成します。 メソソーム.

細胞質 -これは細菌細胞の内容物であり、細胞質膜で囲まれています。 それはサイトゾルと構造要素から構成されます。

サイトゾル- 可溶性 RNA 成分、酵素、代謝産物を含む均一な画分。

構造要素- これらはリボソーム、細胞質内膜、封入体および核様体です。

リボソーム- タンパク質生合成を実行する細胞小器官。 それらはタンパク質とRNAから構成されます。 直径15～20nmの顆粒です。 1 つの細菌細​​胞には 5,000 ～ 50,000 のリボソームが含まれています。 リボソームはタンパク質合成の部位です。

原核生物の細胞質には、細胞の予備物質を表すさまざまな封入体が見られます。 多糖類のうち、グリコーゲン、デンプン、およびデンプン様物質である顆粒膜は細胞内に沈着します。 ポリリン酸塩は、と呼ばれる顆粒に含まれています。 ボリューティニック、 または 異染性の、 穀類。

核様体原核生物の核です。 これは環状に閉じた 1 本の二本鎖 DNA 鎖で構成されており、細菌の染色体と考えられています。 核様体には核膜が​​ありません。

核様体に加えて、染色体外の遺伝要素が細菌細胞で見つかりました。 プラスミド、自律複製可能な小さな環状 DNA 分子です。 プラスミドの役割は、特定の生存条件において細胞に利点を与える追加の特性をコードすることです。 最も一般的なプラスミドは、細菌の抗生物質耐性の兆候 (R プラスミド)、エンテロトキシン (Ent プラスミド) または溶血素 (Hly プラスミド) の合成の兆候を決定するプラスミドです。

に 仮設構造物莢膜、鞭毛、線毛、細菌の内生胞子が含まれます。

カプセル -これは細菌の細胞壁上の粘膜層です。 カプセル物質は多糖類の糸で構成されています。 カプセルは細胞質膜の外表面で合成され、特定の領域の細胞壁表面に放出されます。

カプセルの機能:

細菌の毒性、抗原特異性、免疫原性を決定する莢膜抗原の位置。

機械的損傷、乾燥、有毒物質、ファージによる感染、マクロ微生物の保護因子の作用からの細胞の保護。

細胞が基質に付着する能力。

鞭毛 –これらは細菌が活動する器官です。 鞭毛は重要な構造物ではないため、増殖条件に応じて細菌内に存在する場合と存在しない場合があります。 鞭毛の数とその位置は細菌によって異なります。 これに応じて、次の鞭毛細菌のグループが区別されます。

- モノリッチ– 1 つの極性の鞭毛を持つ細菌。

- アンフィトリクス– 極性を持って配置された 2 本の鞭毛を持つ細菌、または両端に鞭毛の束を持つ細菌。

- ロフォトリクス– 細胞の一端に鞭毛の束を持つ細菌。

- 周縁性- 細胞の側面または表面全体に多数の鞭毛を持つ細菌。

鞭毛の化学組成はタンパク質で表されます フラジェリン.

細菌細胞の表面構造には次のものもあります。 絨毛そして 飲んだ。 これらの構造は、基質（絨毛、一般線毛）への細胞の吸着および遺伝物質の伝達プロセス（性線毛）に関与しています。 それらは特定の疎水性タンパク質によって形成されます ピリン。

一部の細菌では、特定の条件下で休眠形態が形成され、不利な条件下でも細胞が長期間生存できるようになります。 内生胞子。 有害な環境要因に対して耐性があります。

細胞内の胞子の位置:

中枢性（炭疽菌の原因物質）。

サブターミナル - 末端に近い（ボツリヌス症の原因物質）。

ターミナル - スティックの端（破傷風の原因物質）。

形状。細菌にはいくつかの主な形態があります - 球状、棒状、回旋状、分岐状（図）。

球状 (球菌) 微生物はボールのような形をしていますが、楕円形、平坦、片面が凹面、またはわずかに細長い場合もあります。 球形は、1 つ、2 つ、3 つの互いに垂直な、または異なる平面での細胞分裂の結果として形成されます。 細胞が 1 つの平面内で分裂するとき、細胞は対になって配置できるため、そのような形態はこう呼ばれます。 双球菌。同一平面内で連続的に分裂が起こり、細胞が鎖状につながっているとすると、 連鎖球菌（2）。互いに直交する 2 つの平面内で球菌が分裂すると、4 つの細胞が形成されます。または、 テトラコッカ。パケット状球菌、または サルシナス (3)、- 3 つの相互に垂直な平面での球菌の分割の結果。

棒状または円筒状の形状は、通常、細菌と桿菌に分類されます (図 3)。 細菌 - 棒状の、 非胞子形成(Bact.と書かれます。たとえば、Bact. aceti)。 桿菌 - 棒状の、 胞子の形成(彼らは Vas. と書きます。たとえば、Vas. subtilis)。 細菌や桿菌にはさまざまな形や大きさがあります。 棒の端は丸いことが多いですが、直角に切れることもあり（炭疽菌の原因物質）、狭くなることもあります。

図 - 細菌の基本的な形態:

1- ブドウ球菌; 2 - 連鎖球菌; 3 - サルシン; 4 - 淋菌; 5 - 肺炎球菌; 6 - 肺炎球菌カプセル; 7 - コリネバクテリウム・ジフテリア; 8 - クロストリジウム症; 9 – 桿菌; 10 - ビブリオ; 11 - スピリラ。 12 - トレポネーマ; 13 - ボレリア; 14 - レプトスピラ。 15 - 放線菌; 16 - 鞭毛の位置: A -モノリッチ。 b- ロフォトリコス; V -アンピトリコス、 G -ペリトリクス

胞子（桿菌）を形成する棒状のものの中には、 桿菌 (9 ） そして クロストリジウム症 (8 ）。 桿菌を除く あなた。 炭疽菌、 携帯。 桿菌は好気性菌です。 桿菌では、胞子は栄養細胞の厚さを超えません。 クロストリジウム菌は嫌気性菌です。 胞子は栄養細胞よりも厚いです。 このような形状は、スピンドル、ラケット、レモン、ドラムスティックに似ています。 クロストリジウム菌は自然界の多くのプロセスに関与しています。 それらは嫌気性感染症の原因物質です。 タンパク質物質、尿素のアンモン化を引き起こします。 有機リン化合物を分解します。 窒素分子などを固定します。

球菌のような桿体は、ペアまたは鎖状に配置できます。 細菌がペアで結合すると、 ジプロバクテリア、同じ桿菌との関係で、 ディプロバチルス属。それに応じて、 レンサ球菌そして レンサ球菌、セルが鎖状に配置されている場合。 四分子およびパケットは、長手方向軸に垂直な 1 つの平面内で分割されているため、棒状の形状を形成しません。

微生物の入り組んだ形状は、長さと直径だけでなく、カールの数によっても決まります。 ビブリオス(10)形がコンマに似ています。 スピリラ (11)- 複雑な形状で、最大 5 つのカールを形成します。 スピロヘータ- カールが多く、薄くて長いクリンプ形状。 それらは細菌と原生動物の中間の位置を占めます。 マイコバクテリア- 側方に成長した桿菌（結核、パラ結核の病原体）。 コリネバクテリアマイコバクテリアに似ていますが、端に形成される肥厚と細胞質内の粒子の封入物（ジフテリア桿菌）によって異なります。 糸状の細菌は糸のような形をした多細胞生物です。 粘液菌- 棒または紡錘体のような形をした、滑る微生物。 プロステコバクテリア三角形または他の形状であってもよい。 それらの中には放射対称性を持つものもあります。 そのような生物は、尖った成長物、プロステックの存在からその名前が付けられました。 彼らは分裂または出芽によって繁殖します。

寸法。微生物の大きさはマイクロメートル (µm) 単位で測定されます (SI システムでは 10 -6 m)。 球形の直径は 0.7 ～ 1.2 ミクロンです。 長さ1.6～10μm、幅0.3～1μmの棒状。 ウイルスはさらに小さな生き物です。 それらのサイズはナノメートル (1 nm = 10 -9 m) 単位で決定されます。 微生物の糸状の長さは数十マイクロメートルに達します。 これらの生物の大きさを想像するには、一滴の水に数百万または数十億の微生物が含まれていると言えば十分です。

構造。細菌細胞は、外層が細胞壁と呼ばれる膜、内層が細胞質膜、および封入体および核様体を含む細胞質から構成されています。 カプセル、マイクロカプセル、粘液、鞭毛、線毛、プラスミドなどの追加の構造もあります。 一部の細菌は、不利な条件下で胞子を形成することができます。

細胞壁 - 細菌に特定の形状を与え、その下にある細胞質膜とともに細菌細胞内の高い浸透圧を「抑制」する強力で弾性のある構造。 有害な環境因子の作用から細胞を保護し、細胞分裂および代謝産物の輸送のプロセスに関与します。

最も厚い細胞壁はグラム陽性菌にあります (最大 50 ～ 60 nm)。 グラム陰性菌では 15 ～ 20 nm です。

グラム陽性菌の細胞壁には、少量の多糖類、脂質、タンパク質が含まれています。 グラム陽性菌の細胞壁の主成分は多層構造になっている ペプチドグリカン(ムレイン、ムコペプチド)、その質量の 40 ～ 90% を構成します。 グラム陰性菌では、細胞壁内のペプチドグリカンの量は 5 ～ 20% です。

細胞質膜細菌の細胞壁の内面に付着し、細胞質の外側部分を取り囲みます。 それは脂質の二重層と、それを貫通する内在性タンパク質で構成されています。 細胞質膜は、細胞の浸透圧の調節、物質の輸送、エネルギー代謝に関与しています。

細胞質細菌細胞は半液体の粘性のあるコロイド系です . 細胞質は細菌細胞の大部分を占め、可溶性タンパク質、リボ核酸、封入体、および多数の小さな顆粒で構成されています。 - リボソーム 細胞質には、グリコーゲン顆粒、多糖類、脂肪酸、ポリリン酸（ボルチン）の形でさまざまな封入体が含まれています。

場所によっては、細胞質には膜構造が浸透しています。 メソソーム 、細胞質膜に由来し、細胞質膜との接触を維持しました。 メソソームはさまざまな機能を果たし、メソソームとそれに関連する細胞膜には、細胞にエネルギーを供給するエネルギープロセスに関与する酵素が含まれています。

リボソーム 20〜30nmの小さな顆粒の形で細胞質内に散在します。 リボソームは約半分のRNAとタンパク質で構成されています。 リボソームは細胞タンパク質の合成を担当します。 細菌細胞内にはそれらが 5 ～ 50,000 個存在することがあります。

核様体 - 細菌の核に相当します。 それは二本鎖 DNA の形で細胞質細菌内に存在し、リング状に閉じられ、コイルのように密に詰め込まれています。 真核生物の核とは異なり、細菌核様体には核膜、核小体、塩基性タンパク質（ヒストン）がありません。 通常、細菌細胞には 1 つの染色体が含まれており、これは環状に閉じた DNA 分子で表されます。

核様体に加えて、細菌細胞には遺伝の染色体外因子が含まれている可能性があります。 プラスミド , 共有結合で閉じた DNA 環を表し、細菌の染色体に関係なく複製できます。

カプセル- 細菌の細胞壁としっかりと結びついており、明確に定義された外部境界を持つ粘液構造。 通常、莢膜は多糖類から構成され、例えば炭疽菌ではポリペプチドから構成されることもあります。 カプセルは細菌の貪食を防ぎます。 莢膜は、ある種の細菌に固有のものであるか、微生物がマクロ生物に侵入したときに形成されることがあります。

鞭毛細菌は細胞の運動性を決定します。 鞭毛は細胞質膜に由来する細いフィラメントであり、特別な円盤によって細胞質膜と細胞壁に付着しており、細胞自体よりも長いです。 それらは、らせん状にねじれたタンパク質、フラジェリンで構成されています。

絨毛、または 飲んだ（フィンブリエ） , - 糸状の構造で、鞭毛よりも細くて短い。 線毛は細胞表面から伸びており、タンパク質線毛で構成されています。 それらは、細菌を影響を受けた細胞に付着させ、栄養を与え、水と塩の代謝を担当します。 セックスを飲んだ (F、飲んだ)いわゆる「男性」ドナー細胞の特徴です。

論争 - 独特の休み方 グラム陽性細菌の存在にとって好ましくない条件下（乾燥、栄養不足など）の外部環境で形成される細菌。 胞子形成のプロセスはいくつかの段階を経ますが、その間に細胞質の一部と染色体が分離され、細胞質膜で囲まれます。 胞子が形成され、次に多層の透過性の低い殻が形成され、これにより胞子は温度やその他の不利な要因に対して耐性が得られます。 この場合、一つの細菌の中に一つの胞子が形成されます。 胞子形成は種の保存に貢献するものであり、キノコのような繁殖方法ではありません。 細菌の胞子は土壌中に長期間存続する可能性があります（炭疽菌や破傷風の原因物質は数十年間）。 良好な条件下では胞子が発芽し、1つの胞子から1つの細菌が形成されます。

可動性。球状の細菌は通常非運動性です。 棒状の細菌は、運動性または不動性のいずれかです。 湾曲したらせん状の細菌は運動性があります。 細菌の移動は鞭毛を使って行われます。 鞭毛は回転運動を行うことができます。 鞭毛の存在とその位置はその種の一定の特徴であり、診断上の価値があります。 移動速度は速く、鞭毛を備えた細胞は 1 秒で体長の 20 ～ 50 倍の距離を移動できます。

鞭毛は細菌の体の表面に単独で存在します。 単毛鞭毛、細胞の一方の端に束があり、 頭蓋骨状の、細胞の両端で束になって - 両親媒性; それらは細胞の表面全体に存在する可能性があります - 鞭毛周囲鞭毛。 細胞の老化や機械的ストレスなどの不利な生活条件下では、可動性が失われる可能性があります。

関連情報。

細菌細胞は、見かけの構造が単純であるにもかかわらず、すべての生物に特有のプロセスを特徴とする非常に複雑な生物です。 細菌細胞は、細胞壁、細胞質膜、およびいくつかの種では莢膜で構成される緻密な膜で覆われています。

細胞壁– 細菌細胞の構造の主要な要素の 1 つは、細胞質膜の外側に位置する表層です。 壁は保護機能と支持機能を果たし、細胞に永続的な特徴的な形状 (例えば、桿菌や球菌の形状) を与えます。 一定の剛性（剛性）を持ち、細胞の外部骨格を表します。 細菌細胞内の浸透圧は、外部環境に比べて数倍、場合によっては数十倍も高くなります。 したがって、細胞壁のような高密度で硬い構造によって細胞が保護されていない場合、細胞はすぐに破裂してしまいます。 壁の主な構造成分、これまでに研究されているほとんどすべての細菌の剛構造の基礎はムレインです。 一部の棒状細菌の細胞壁の表面は、突起、棘、または隆起で覆われています。 1884 年にクリスチャン グラムによって最初に提案された染色法を使用すると、細菌をグラム陽性菌とグラム陰性菌の 2 つのグループに分類できます。 細胞壁は細菌のグラム染色を担当します。 グラム染色できるかできないかは、細菌の細胞壁の化学組成の違いに関連しています。 細胞壁は透過性です。細胞壁を通って、栄​​養素が自由に細胞内に入り、代謝産物が環境中に排出されます。 分子量の大きな大きな分子は殻を通過しません。

細胞質の外層は細菌細胞の細胞壁に密接に隣接しています。 細胞質膜、通常は脂質の二重層からなり、その表面はそれぞれタンパク質の単分子層で覆われています。 膜は細胞の脂質の約 8 ～ 15% を構成します。 膜の総厚は約 9 nm です。 細胞質膜は、細菌細胞の内外への物質の輸送を制御する浸透圧障壁の役割を果たします。

多くの細菌の細胞壁は、その上が粘液層で囲まれています。 カプセル。カプセルの厚さは細胞自体の直径よりも何倍も大きく、場合によっては非常に薄いため、電子顕微鏡でしか見ることができないこともあります（マイクロカプセル）。 カプセルは細胞の必須の部分ではなく、細菌が置かれる条件に応じて形成されます。 細胞の保護カバーとして機能し、水分代謝に関与して細胞を乾燥から守ります。

細菌の細胞膜の下には、 イトプラズマ、核と細胞壁を除く、細胞の内容全体を表します。 細菌の細胞質は、水、タンパク質、炭水化物、脂質、ミネラル化合物、その他の物質からなるコロイドの分散混合物です。 細胞質（マトリックス）の液体の構造のない相には、リボソーム、膜系、色素体およびその他の構造のほか、予備栄養素が含まれています。

細菌は高等生物のような核を持っていませんが、それに類似した「核相当物」を持っています。 核様体、これは、核物質の組織化の進化的により原始的な形態です。 細菌細胞の核様体はその中心部分にあります。

静止している細菌細胞には通常、1 つの核様体が含まれています。 分裂前段階の細胞には 2 つの核様体があります。 対数増殖期 - 生殖期 - 最大4個以上の核様体。 核様体に加えて、細菌細胞の細胞質には、数百倍も短い DNA 鎖、いわゆる遺伝の染色体外因子が含まれることがあります。 プラスミド。結局のところ、プラスミドは必ずしも細菌に存在するわけではありませんが、細菌に有益な追加の特性、特に生殖、薬剤耐性、病原性などに関連する特性を体に与えます。

一部の細菌は表面に付属構造を持っています。 その中で最も広く普及しているのは 鞭毛 –細菌が移動する器官。 細菌は 1 つ、2 つ、またはそれ以上の鞭毛を持っている場合があります。 それらの位置は異なります。セルの一端、二端、表面全体などです。

鞭毛が1本ある細菌をこう呼びます。 単毛腫; 細胞の一端に鞭毛の束を持つ細菌 - 落葉毛腫。両端に - 両生類;細胞の表面全体に鞭毛を持った細菌を細菌といいます。 周囲毛状突起。鞭毛の数は細菌の種類によって異なり、最大 100 個に達する場合があります。鞭毛の太さは 10 ～ 20 nm、長さは 3 ～ 15 μm で、同じ細菌細胞でも長さは細菌の種類に応じて異なります。文化の状態と環境要因。

19 世紀から 20 世紀初頭の生物学者は、細胞組織の観点から細菌を原始的な生物とみなし、生命の極限の限界であると考えていました。 ドイツの権威ある科学者コーンは、細菌はすべての生物の中で「最も小さく」「最も単純」であり、生命の境界線を形成しており、これらの形態を超えて存在することはないと書いています。

しかし、科学の発展に伴い、より高度な顕微鏡装置や新しい研究方法が生み出されました。 細菌細胞の研究における最新の研究方法（電解質顕微鏡や位相差顕微鏡、分別遠心分離、同位体の使用）の使用により、個々の細胞構造を特定し、その生物学的役割を明らかにすることが可能になりました。

細菌細胞は複雑で厳密に規則正しい構造を持っています。 解剖学的観点から見ると、細菌は形態学的に区別されます。 基本構造と一時的な構造を区別します。 細胞の主な構成要素には、細胞壁、細胞質膜、リボソームを含む細胞質、さまざまな封入体、および核様体が含まれます。 これらの構造は、細菌の発生の特定の段階でのみ見られます。

細胞壁は、細胞質膜と莢膜の間に位置する強力で弾性のある構造であり、非莢膜細菌種では細胞の外殻になります。 細胞壁は薄くて無色の構造であり、特別な処理をしないと通常の顕微鏡では見ることができません。 細胞壁は細菌に永続的な形状を与え、細胞の骨格を表します。 光学顕微鏡で観察できるのは、大型の細菌のみです。 たとえば、硫黄細菌ベギアトア ミラビリスでは壁がはっきりと見え、二重回路構造になっています。 細菌の細胞壁は、原形質溶解中に顕微鏡の暗い視野で見ることができます。 マイコプラズマと L 型細菌には細胞壁がありませんが、他のすべての原核生物には細胞壁が必須の構造です。 細胞壁は細菌の乾燥重量の平均 20% を占め、その厚さは最大 50 nm 以上に達することがあります。 細胞膜は重要な機能を果たします。細胞膜は、損傷を与える環境要因や浸透圧ショックから細菌を保護し、代謝と細胞分裂の過程に関与し、表面抗原とファージの特異的受容体を含み、代謝産物を輸送します。 細菌の殻は半透性であるため、外部環境から細胞内への栄養素の選択的浸透が保証されます。 細胞壁の支持ポリマーはペプチドグリカンと呼ばれます（同義語：ムコペプチド、ムレイン - ラテン語のムルス（壁）に由来）は、テイコ酸（ギリシャ語のテイコス（壁）に由来）によって共有結合したネットワーク構造を形成します。 細胞壁の超薄切片を研究したところ、細胞壁が下にある構造に均等に隣接しており、細孔が浸透しており、そのおかげでさまざまな物質が細胞に侵入し、またその逆も同様であることがわかりました。 得られた写真は、細胞壁が同じ電子光学密度によって特徴付けられていないこと、つまり層状であることを示しました。 壁は細菌を囲み、その厚さと密度は微生物細胞の全周に沿って同じです。 細胞壁は細胞乾物の5～50％を占めます。

光学顕微鏡を使用して微生物の解剖学的構造を研究する場合、それらを染色する必要が生じました。 この必要性は H. グラムによって実現され、1884 年に彼の名にちなんで名付けられ、現代の細菌を区別するために広く使用されている染色方法を提案しました。 グラム染色に関連して、すべての微生物はグラム陽性菌 (グラム陽性) とグラム陰性菌 (グラム陰性菌) の 2 つのグループに分類されます。 この方法の本質は、グラム陽性菌がリンドウの紫とヨウ素の複合体にしっかりと結合し、エタノールによって変色せず、追加の色素フクシンを受け入れず、青紫のままであることです。 グラム陰性菌では、前述の複合体がエタノールで菌体から洗い流され、マゼンタで処理すると赤色（フクシン色）に変わります。

原核生物のこのグラム染色は、その細胞壁の特定の化学組成と構造によって説明されます。 グラム陽性菌の細胞壁は巨大で厚く (20 ～ 100 nm)、細胞質膜にしっかりと隣接しており、その化学組成の大部分はタイコ酸に関連するペプチドグリカン (40 ～ 90%) で表されます。 グラム陽性微生物の壁には、少量の多糖類、脂質、タンパク質が含まれています。 ペプチドグリカンの構造ミクロフィブリルはしっかりと緻密に架橋されており、その細孔は狭いため、紫色の複合体は洗い流されず、細菌は青紫色に染まります。

グラム陰性微生物の構造と組成は、いくつかの特徴によって特徴付けられます。 グラム陰性菌の細胞壁はグラム陽性菌の細胞壁よりも薄く、14〜17nmです。 外部層と内部層の 2 つの層で構成されます。 内層はペプチドグリカンで表され、薄い (2 nm) 連続ネットワークの形で細胞を取り囲んでいます。 グラム陰性菌のペプチドグリカンは 1 ～ 10% であり、そのミクロフィブリルはグラム陽性菌のものよりも架橋が弱く、細孔が広いため、ゲンチアナバイオレットとヨウ素の複合体はエタノールで壁から洗い流されます。微生物は赤く塗られています（追加の染料であるフクシンの色）。 外層にはリン脂質、単糖、リポタンパク質、タンパク質が含まれています。 グラム陰性菌の細胞壁に含まれるリポ多糖類（LPS）は動物にとって有毒であり、エンドトキシンと呼ばれます。 テイコ酸はグラム陰性菌では見つかっていません。 細胞壁と細胞質膜の間の隙間はペリプラズム空間と呼ばれ、酵素が含まれています。

リゾチーム、ペニシリン、その他の化合物の影響下で、細胞壁の合成が妨害され、形状が変化した細胞が形成されます。プロトプラスト（細胞壁が完全に欠如した細菌）とスフェロプラスト（細胞壁が部分的に破壊された細菌）です。 プロトプラストとスフェロプラストは球形で、元の細胞よりも 3 ～ 10 倍大きいです。 浸透圧が上昇した条件下では、それらは成長し、さらには増殖することができますが、通常の条件下では溶解して死滅します。 阻害因子が除去されると、プロトプラストとスフェロプラストは元の形に戻り、場合によっては L 型細菌に変化することがあります。 L 型細菌は 1935 年にリスター研究所で分離されました。 様々な種類のL型変換剤（抗生物質、アミノ酸、紫外線、X線など）が細菌に作用することによって形成されます。 これらは、細胞壁ペプチドグリカンを合成する能力を部分的または完全に失った細菌です。 プロトプラストやスフェロプラストに比べて安定しており、複製能力があります。 多くの感染症の原因物質は L 型を形成する可能性があります。

細胞質膜 (原形質膜) は、細胞壁から細胞質を分離する半透過性の 3 層の多タンパク質細胞構造です。 これは細胞の必須成分であり、乾物の 8 ～ 15% を構成します。 細胞膜が破壊されると、細胞は死にます。 化学的には、膜はタンパク質 (50 ～ 70%) と脂質 (15 ～ 50%) からなるタンパク質 - 脂質複合体です。 細胞質膜は、細胞の生存において重要な機能を果たします。 それは細胞の浸透圧障壁であり、代謝、細胞成長のプロセスに参加し、有機および無機物質の分子の選択的移動などを実行します。細胞成長中に、細胞質膜が陥入、つまりメソソームと呼ばれる突起を形成します。 メソソームはグラム陽性菌ではよく発現しますが、グラム陰性菌では発現が悪く、リケッチアやマイコプラズマでは発現が非常に低くなります。 細菌の核様体に関連するメソソームはヌクレオソームと呼ばれます。 それらは微生物細胞の核分裂および核分裂に関与します。 メソソームの重要性は完全には解明されていません。 それらは細菌の呼吸過程に積極的に関与すると考えられているため、ミトコンドリアとの類推により比較されます。 おそらくメソソームは構造的機能を果たし、細胞を別々のセクションに分割して代謝プロセスの秩序に貢献しているのでしょう。

細胞の細胞質は、細菌の主要な体積を占める半液体の塊で、最大 90% の水を含みます。 それはサイトゾルと呼ばれる均一な画分で構成されており、これにはリボソーム、細胞質内膜、さまざまな種類の形成、核様体などの構造要素が含まれます。 さらに、細胞質には可溶性 RNA 成分、基質物質、酵素、代謝産物が含まれています。

細胞質は細胞の内部環境を形成し、すべての細胞内構造を結合し、相互作用を確実にします。

前原形質細胞の最も重要な構造成分は、真核生物の核の類似体である核様体です。 これは、細胞質の細胞の中央領域に自由に位置し、リングで閉じられ、コイルのようにしっかりと詰まった二本鎖 DNA です。 核様体は、真核生物の明確に定義された核とは異なり、核膜、核小体、または塩基性タンパク質 (ヒストン) を持ちません。 それにもかかわらず、核様体は分化した構造であると考えられています。 細胞の機能状態に応じて、核様体は離散し、個々の断片で構成される場合があります。 その離散性は、細胞分裂と DNA 分子の複製によって説明されます。 核様体 DNA は細菌細胞の遺伝情報の伝達者です。 光学顕微鏡では、特殊な方法 (Feulgen、Romanosky-Giemsa) を使用して細菌を染色することにより、核様体を検出できます。 核様体に加えて、染色体外遺伝因子が多くの種類の原核生物の細胞、つまり自律複製可能な DNA 分子であるプラスミドで発見されています。

細胞小器官には、直径 15 ～ 20 nm の球形のリボ核粒子であるリボソームが含まれます。 原核細胞には 5 ～ 20,000 個のリボソームが含まれることがあります。 リボソームは小さいサブユニットと大きいサブユニットで構成されており、それぞれのスヴェルベルグ沈降定数は 30 および 50 S です。 通常、メッセンジャー RNA の 1 分子は、糸に張られたビーズのように複数のリボソームを結合します。 このようなリボソームの結合はポリソームと呼ばれます。 リボソームは高い合成活性を持っており、微生物細胞の生存に必要なタンパク質を合成します。

細菌の細胞質では、固体、液体、気体のさまざまな種類の封入体が確認されています。 それらは、貯蔵栄養素（多糖類、脂質、硫黄堆積物など）と代謝産物です。

莢膜は厚さ 0.2 ミクロンを超える粘液構造で、細胞壁に関連しており、環境から明確に区別されています。 これは、特別な方法を使用して細菌を染色する場合、光学顕微鏡によって検出されます（Olt、Mikhin、Burri-Gins による）。 多くの細菌は、電子顕微鏡または化学的および免疫化学的方法によってのみ確認される、0.2 ミクロン未満の粘液形成であるマイクロカプセルを形成します。 莢膜は細胞の必須の構造ではないため、それが失われても細菌は死滅しません。 粘液とカプセル、つまりムコイド外多糖を区別する必要があります。 粘液物質は細胞の表面に堆積し、多くの場合その直径を超え、明確な境界がありません。

原核生物のカプセルの物質は主にホモ多糖またはヘテロ多糖で構成されています。 一部の細菌 (Leuconostoc など) は、カプセルの中に複数の微生物細胞を閉じ込めています。 1つのカプセルに封入された細菌は、ズーゲルと呼ばれるクラスターを形成します。

カプセルは重要な生物学的機能を実行します。 これには、細菌の毒性、特異性、免疫原性を決定する莢膜抗原が含まれています。 カプセルは微生物細胞を機械的ストレス、乾燥、ファージによる感染、有毒物質、食作用から保護します。 病原性細菌を含む一部の種類の細菌では、基質への細胞の付着を促進します。

鞭毛は細菌の運動を司る細胞小器官です。 それらは、タンパク質フラジェリン（ラテン語の鞭毛 - べん毛に由来）からなる薄くて長い糸状の構造です。 このタンパク質は抗原特異性を持っています。 鞭毛の長さは細菌の細胞の長さの数倍を超え、3～12μm、太さは12～20nmです。 鞭毛は特別なディスクによって細胞質膜と細胞壁に付着しています。 鞭毛は電子顕微鏡または光学顕微鏡を使用して検出されますが、特別な方法で調製物を処理した後に検出されます。 鞭毛は重要な細胞構造ではありません。 鞭毛の数は細菌の種類によって異なり（1～50本）、局在する場所も異なりますが、菌種ごとに安定しています。 鞭毛の位置に応じて、それらは区別されます。 単毛性 - 1つの極性の鞭毛を持つ細菌。 amphitirichs - 極性を持って配置された 2 本の鞭毛、または両端に鞭毛の束を持つ細菌。 ロフォトリクス - 細胞の一端に鞭毛の束を持つ細菌。 周縁細菌は、細胞の周囲全体に多数の鞭毛を持つ細菌です。 鞭毛を持たない細菌は無毛細菌と呼ばれます。 鞭毛は、浮遊する棒状および入り組んだ形態が典型的であり、例外として球菌にも見られます。 モノトリヒとロホトリヒは毎秒 50 ミクロンの速度で移動します。 細菌は通常、ランダムに移動します。 環境要因の影響下で、細菌は指向性の移動形態、つまりタクシーを実行できます。 タクシーにはプラスの場合もマイナスの場合もあります。 環境中の化学物質の濃度の違いによって引き起こされる走化性、空気走性-酸素、走光性-光の強さ、磁場中を移動する微生物の能力を特徴とする走磁性があります。

線毛（絨毛）は鞭毛よりも短い糸状の構造です。 それらの長さは0.3〜10ミクロン、厚さは3〜10nmに達します。 線毛は細胞質膜に由来し、微生物の運動性および非運動性の形態で見られます。 それらは電子顕微鏡を使用してのみ識別できます。 細菌細胞の表面には、1 ～ 2 から数十、数百、さらには数千の線毛が存在することがあります。 線毛はタンパク質ピリンで構成されており、抗原活性を持っています。

線毛には一般的なタイプと性的なタイプがあります。 前者は接着、つまり影響を受けた細胞への細菌の付着、栄養、水と塩の代謝、細菌の凝集塊への関与を担い、後者はドナーからレシピエントへの遺伝物質（DNA）の伝達です。 同じ種の細菌が両方のタイプの線毛を持つ可能性があります。

胞子（内生胞子）は、代謝レベルの急激な低下と高い抵抗力を特徴とする休止細胞の特殊な形態です。 胞子は細菌の存在にとって不利な条件下で形成されます。 一つの細胞の中に一つの胞子が形成されます。 胞子形成は、栄養欠乏、pH変化、C、N、Pの欠乏、乾燥、細胞周囲の環境における代謝産物の蓄積などの際に観察されます。胞子は、ゲノム抑制、同化作用、細胞質内の水分含量の低下、増加によって特徴付けられます。カルシウムカチオンの濃度、ジピコリン酸の出現。

光学顕微鏡の視野内の胞子は、サイズが 0.8 ～ 1.5 ミクロンの楕円形の高度に屈折した光の形成のように見えます。 胞子のサイズが細胞の直径を超えない細菌は桿菌と呼ばれ、それを超える細菌はクロストリジウムと呼ばれます。 細胞内の胞子は、中央に、末端に近い - 亜末端、細菌の末端 - 末端に位置する可能性があります。 胞子の構造は複雑ですが、異なる種類の細菌でも同じ種類です。 胞子の中心部分はスポロプラズムと呼ばれ、核酸、タンパク質、ジピコリン酸が含まれています。 スポロプラズムには、核様体、リボソーム、および曖昧に定義された膜構造が含まれています。 スポロプラズムは細胞質膜で囲まれ、その後に初歩的なペプチドグリカン層、次に大規模な皮質層または皮質が続きます。 皮質の表面には外膜があります。 胞子の外側は多層の殻で覆われており、これが胞子の特定の要素とジピコリン酸カルシウムとともにその安定性を決定します。 胞子の主な目的は、不利な環境条件で細菌を保存することです。 胞子は高温や化学物質に耐性があり、休眠状態で数十年、場合によっては数百年にもわたって長期間存在することができます。

ビデオ: 顕微鏡下の観葉植物の葉の細胞核

細菌は微細な単細胞生物です。 細菌細胞の構造には、細菌が生物世界の別個の王国に分離される理由となる特徴があります。

細胞膜

ほとんどの細菌には 3 つの殻があります。

• 細胞膜;
• 細胞壁;
• 粘液カプセル。

細胞膜は細胞の内容物、つまり細胞質と直接接触しています。 薄くて柔らかいです。

細胞壁は緻密で厚い膜です。 その機能は細胞を保護しサポートすることです。 細胞壁と細胞膜には孔があり、そこから必要な物質が細胞内に侵入します。

多くの細菌は、保護機能を果たし、さまざまな表面への付着を確実にする粘液カプセルを持っています。

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細胞質

細胞質は細胞の内部内容です。 75％が水で構成されています。 細胞質には、脂肪とグリコーゲンの滴である封入物があります。 それらは細胞の予備栄養素です。

米。 1. 細菌細胞の構造の図。

核様体

Nucleoidとは「核のような」という意味です。 細菌には実際の核、または形成された核がないといわれています。 これは、真菌、植物、動物の細胞のような核膜や核空間がないことを意味します。 DNA は細胞質内に直接存在します。

DNAの機能:

• 遺伝情報を保存します。
• は、特定の種類の細菌に特徴的なタンパク質分子の合成を制御することによって、この情報を実現します。

真の核が存在しないことは、細菌細胞の最も重要な特徴です。

オルガノイド

植物や動物の細胞とは異なり、細菌には膜で作られた細胞小器官がありません。

しかし、細菌の細胞膜は場所によっては細胞質を貫通し、メソソームと呼ばれるひだを形成します。 メソソームは細胞の再生とエネルギー交換に関与しており、いわば膜小器官を置き換えます。

細菌に存在する唯一の細胞小器官はリボソームです。 これらは細胞質に位置し、タンパク質を合成する小さな小体です。

多くの細菌は鞭毛を持ち、それを使って液体環境中を移動します。

細菌細胞の形状

細菌の細胞の形が違います。 球状の細菌は球菌と呼ばれます。 カンマの形で - ビブリオス。 棒状の細菌は桿菌です。 スピリラは波線のように見えます。

米。 2. 細菌細胞の形状。

細菌は顕微鏡でしか見ることができません。 平均セルサイズは 1 ～ 10 ミクロンです。 長さ100ミクロンまでの細菌が見つかります。 (1 μm = 0.001 mm)。

胞子形成

不利な条件が発生すると、細菌細胞は胞子と呼ばれる休眠状態に入ります。 胞子形成の原因としては次のことが考えられます。

• 低温と高温。
• 干ばつ;
• 栄養不足。
• 生命を脅かす物質。

この移行は 18 ～ 20 時間以内に急速に起こり、細胞は数百年にわたって胞子の状態を保つことができます。 通常の状態が回復すると、細菌は 4 ～ 5 時間以内に胞子から発芽し、通常の生活様式に戻ります。

米。 3. 胞子形成のスキーム。

再生

細菌は分裂によって繁殖します。 細胞が誕生してから分裂するまでの時間は20～30分です。 したがって、細菌は地球上に蔓延しています。

私たちは何を学んだのでしょうか?

一般的に、細菌細胞は植物や動物の細胞と似ており、膜、細胞質、および DNA を持っていることを学びました。 細菌細胞の主な違いは、形成された核が存在しないことです。 したがって、細菌は前核生物（原核生物）と呼ばれます。

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