세균세포의 구조와 형태

세균세포의 구조적 형태와 특성

박테리아는 단순한 유기체이지만 잘 발달 된 세포 구조를 가지며 박테리아가 가진 특징적인 생물학적 구조를 대표합니다. 이 구조의 대부분은 세균에 특이적인 것으로, 고세균 이나 진핵생물에서는 볼 수 없다. 보다 큰 생물에 비해 박테리아의 단순성과 실험적인 취급의 용이함으로부터, 박테리아의 세포 구조에 대해서는 연구가 진행되고 있어, 다른 생물에도 적용할 수 있는 생화학적 원리의 대부분이 밝혀졌다.

박테리아는 미생물의 일종이며, 세포핵을 가지지 않고 단일 세포로 구성된 원핵생물에 속합니다. 일반적으로 박테리아의 크기는 진핵생물의 세포에 비해 작습니다. 박테리아는 젖산 음료나 낫토의 제조에 사용되는 것과 같은 유용한 것도 있고, 식중독이나 질병 등을 일으켜 사람의 건강에 해를 끼치는 것도 있습니다. 예를 들어, 장관 출혈성 대장균이나 살모넬라, 캄필로박터 등은 식중독을 일으키는 세균으로 잘 알려져 있습니다. 또, 세균과 잘 혼동되는 것으로 「바이러스」를 들 수 있습니다만, 구조·크기를 비롯해, 양자에는 많은 차이가 있습니다.

박테리아의 가장 기본적인 구조적 특징은 세포의 형태로 간주됩니다. 일반적으로 다음과 같은 예가 있습니다.

구균 (구형)
바실리 (막대 모양)
나선균
사상 박테리아

이 형태는 일반적으로 박테리아의 종류에 따라 결정되지만 성장 환경에 따라 달라질 수 있습니다. 세균 중에는 복잡한 생활환을 가지고, 줄기나 부속 기관을 가지는 시기가 있는 것(카우로박터속)이나 생식 기간에 포자를 붙이는 복잡한 구조를 가지는 것( 믹소 코커스속 이나 스트렙토 마이세스속 ) 등 도 있다. 세균은 일반적으로 광학 현미경으로 관찰하여 구별할 수 있는 형태를 갖고, 페트리 접시에서 배양하면 독특한 형태의 콜로니를 만든다. 이들은 종종 배지에서 알려지지 않은 박테리아 종을 확인하기 위한 첫 번째 특징으로 사용됩니다.

아마도 가장 분명한 박테리아의 구조적 특징은 작습니다. 예를 들어, 대장균 은 "평균적인" 크기의 박테리아이지만, 길이 약 2μm, 직경 약 0.5μm, 부피는 0.6-0.7μm³밖에 없다 [ 1 ] . 세포의 대부분이 물로 이루어져 있다고 가정하면, 이것은 습 질량에서 약 1피코그램에 해당한다. 건조 질량(습 질량의 약 20%로 추정)으로 고치면 0.2피코그램이 된다. 원소 조성으로 보면 건조 질량의 약 절반은 탄소 , 물질 조성에서 보면 약 절반이 단백질로 구성되어 있다. 완전히 자란 전형적인 1리터의 대장균 배양액 (광학 밀도 1.0, 세포 10·9 개 / ml에 상당)은 습 질량으로 약 1g의 세포를 얻을 수 있다 [2] . 세균은 매우 소형이기 때문에 표면적과 체적의 비율이 매우 커져 영양소의 흡수·세포 내 분배·노폐물의 배출을 신속하게 실시할 수 있게 된다. 표면적과 체적의 비가 낮으면 세포막을 통한 영양소와 노폐물의 확산이 대사 속도의 제한이 되어 세포의 진화적인 적응성을 잃게 된다. 큰 세포가 존재하는 이유는 알려지지 않았지만, 과도한 영양소의 저장이 주된 역할이라고 생각된다.

생물의 5계 분류법에서는 박테리아는 세포 내에 핵막이 없는 생물로 구성된 모넬라계에 뿌려져 약 1600종이 명명되어 있다 .

일반적으로 ( 1 ) 구균, 간균, 나선형 나선형의 스피로 헤터와 같은 형상, ( 2 ) 세포벽의 구조, ( 3 ) 식별 염색하는 그람 염색법, ( 4 ) 산소의 유무에 의해 증식하는 능력 ( 호기성 박테리아와 혐기성 박테리아), ( 5 ) 대사 또는 발효 능력, ( 6 ) 불리한 환경에서 모포라고 불리는 휴면 포자를 만드는 능력, ( 7 ) 표층 성분의 면역 특성, ( 8 ) 핵산의 근친 성 등의 특징을 기본으로 분류한다.

가장 널리 채용되고 있는 분류법에서는, 세균은 세포벽의 특징을 기본으로 하여 이하의 4개로 대별된다. ( 1 ) 그람 음성형의 굵은 세포벽을 가지는 그룹, ( 2) 그람 양성형의 아무런 세포벽을 가지는 그룹 ) 세포벽이 없는 그룹, ( 4 ) 세균의 세포벽은 당과 아미노산이 결합한 펩티드글리칸으로 이루어지는 것이 보통이지만, 이 이외의 물질로 생기기 어려운 세포벽을 가진 그룹.

마지막 그룹에는 고세균이라는 특수환경을 이루는 일군이 있다. 이 일군에는 이산화탄소와 수소로부터 메탄을 만드는 완전한 혐의 기회균등선발(편성혐기성 세균)인 메탄 세균, 고농도의 염분으로 성장하는 호염 세균, 유황에 의존하는 극단적인 호열성 세균으로 특정 호온 호산성 박테리아가 풍부합니다. 최근 생화학 연구에 따르면 고세균은 다른 세균과 핵막을 가진 진핵생물의 세포와 공통점이 많다는 것을 알았다.

박테리아의 네 개의 큰 그룹은 약 30개로 구분되며 더 많은 눈, 과, 속으로 나뉩니다. 예를 들어, 첫 번째 그룹의 스피로 헤이터는 그램 음성 세포벽과 세포막 사이에 운동을 수행하기 위한 샤프트 실을 갖춘 길고 나선형 박테리아입니다. 매독을 일으키는 트레포네마 패리즘은 스피로헤타의 일종으로 스피로헤타 눈 스피로헤타과에 속한다.

모든 세균이 운동하는 것은 아니지만, 운동할 수 있는 것은 일반적으로 편모(파동모)에 의해 스크루 식으로 추진된다. 편모는 세포 전체, 한쪽 끝 또는 양쪽 끝에서 하나씩 또는 방상으로 묶여 있습니다. 편모가 회전하는 방향에 따라 전진하거나 그 자리에서 선회한다. 진행과 소용돌이의 지속 시간은 박테리아 막의 수용 분자 (수용체)와 관련이 있습니다.