细菌的鞭毛与菌毛

鞭毛和菌毛都是细菌的特殊结构。
鞭毛 是从菌细胞内长出的细长、波浪形弯曲的丝状物。长度常为菌体的数倍，但直径仅10～20nm。因此，只能用电镜才可观察到。用特殊染色法，使染料沉积于鞭毛使其直径增大，则在光学镜下能看见。除去鞭毛后，对菌的生命活动无影响，表明它不是参与主要代谢的结构。然而一旦失去鞭毛，细菌的动力就同时丧失，因而鞭毛与细菌动力有关，是细菌的运动器官。大多数球菌不形成鞭毛，弧菌、螺菌和部分杆菌具有鞭毛。鞭毛的位置、数目和排列方式是细菌的属、种特征，具有鉴定意义（表）。

细菌的鞭毛类型

	位置	数目	举例
偏端单毛菌 双端单毛菌 偏端丛毛菌 双端丛毛菌 周毛菌	菌体一端 菌体两端 菌体一端 菌体两端 菌体四端	1 根 1 根 多根 多根 许多根	霍乱弧菌 鼠咬热小螺菌 绿脓杆菌 红色螺菌 伤寒杆菌

鞭毛由基粒、弯管和丝状体三部分组成（图）。
❶基粒： 贯穿细胞壁，位于胞质内。在革兰阴性菌，基粒由4个薄的片状同心环组成。环状体与细胞壁和细胞膜相连。革兰阳性菌只有与细胞膜连结的2个环状体。基粒的功能可能是鞭毛运动的 “发动机”。
❷弯管：基粒通穿细胞壁后，变为直径17nm的管并弯成90°长仅45nm的弯管。其功能可能在鞭毛运动时起旋转轴作用。
❸丝状体： 从弯管前端伸出一根直径为13.5nm的细毛，呈曲线状波形，波长和波高随菌种类而异，如沙门菌属的一个波长为2.5μm。其直径亦依不同菌而异，一般为13～30nm，长度为3～12μm。

细菌鞭毛结构图

1.丝状体 2.弯管 3.基粒 4.与细胞壁相连 5.与细胞膜相连

鞭毛的化学成分主要为蛋白质，只含少量多糖和脂类。丝状体用热、酸等理化因素处理，可降解成蛋白质单体分子，称为鞭毛蛋白，其分子量为15,000～40,000。X线衍射研究指出鞭毛蛋白具有中空螺旋结构，直径12～20nm，长2～5μm，有的可长达50μm; 其氨基酸组成与横纹肌中的肌动蛋白相似。丝状体成为细菌的H抗原。在沙门菌属中，H抗原和O抗原是其分类的重要根据。弯管也是由一种称为弯管蛋白所组成，其抗原性与丝状体者不同。基粒主要亦是由蛋白质组成。鞭毛的运动可能是由于丝状体与基粒环状体的收缩，以及弯管的转动。此外，鞭毛蛋白大分子链，可以通过其反复收缩和松弛产生波浪形运动、推动或拉动菌体。细菌鞭毛引起运动的速度很快，例如伤寒杆菌为65mm/h，霍乱弧菌竟高达200mm/s。
菌毛 亦为菌体表层附属器官之一，但比鞭毛细短，不呈波形，与菌动力无关。菌毛起源于细胞膜内侧基粒上，穿越细胞壁而游离于菌体外。菌毛多见于革兰阴性菌，无动力菌亦可有鞭毛存在。菌毛分普通菌毛和性菌毛两类。普通菌毛直径3～25nm，长度0.5～20μm，一个菌的菌毛数目一至数百根，一般是150～500根。依菌毛形态、数目、排列不同分为6个型。菌毛的化学组成主要是蛋白质，可被胰蛋白酶或其他蛋白酶降解。普通菌毛的功能是使菌体粘附至宿主细胞表面，在感染中起启动作用。在霍乱弧菌、致病性大肠杆菌、志贺杆菌、淋球菌等研究中，均发现菌株菌毛的粘附力和致病力间有良好的相关性。因而，近有以菌毛作为疫苗以研究其免疫作用者。性菌毛只存在于某些菌种的雄株中。比同菌的普通菌毛长而粗，一般长度1～2μm，直径8.5nm。一个菌只有1～4根。其功能有的可作为两菌接合时传递遗传物质的通道，有的是某些噬菌体感染宿主菌的受体。