세균 세포의 구조는 크게 4군으로 나누어 생각해 볼 수 있습니다: 세포벽 외부의 구조물/세포벽/세포막/세포질. 세균의 단단한 세포벽은 세포막과 여러 다양한 성분들로 이루어진 원형질체를 보호해 줍니다.
[세균 세포의 구조]
| 세포의 형태 및 그에 따른 분류 |
모양과 크기 | 구균 간균 나선균 다형성 |
| 배열 | 쌍구균 연쇄구균 포도구균 기타 |
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| 그람염색 | 그람양성/그람음성 | |
| ★구조 | 세포벽 외부 구조물☆ | |
| 세포벽 | ||
| 세포막 | ||
| 세포질 |
1)세포벽 외부의 구조물
①편모(flagella)
편모는 길쭉한 꼬리 같이 생긴 필라멘트로서, 세균을 영양분이 풍부한 곳이나 다른 성분들이 있는 곳으로 이동할 수 있게, 즉 세포가 운동할 수 있게 하는 부속 기관입니다. 편모는 flagellin이라는 한 가지 단백질로 이루어져 있으며, 가늘고 빳빳한 구조를 가지고 있습니다. 보통 지름은 20 nm, 길이는 15∼20 μm입니다. 편모의 배열에 따라 세포의 한 쪽 끝(monotrichous,단모성-한 쪽 끝에 하나의 편모를 가짐/lophotrichous총모성-한쪽 끝에 여러 개의 편모가 달려있음) 또는 세포표면 전체(peritrichous,주모성)에 존재합니다. 양쪽 끝에 편모가 하나씩 달려있는 양극성(amphitrichous) 편모도 있습니다.
많은 막대균이 편모를 가지고 있는 반면, 대다수의 구균은 편모가 없기 때문에 운동성이 없습니다. 나선형 세균인 스피로헤타(spirochaetales)는 세포 주변을 둘러싸고 있는 축 필라멘트 형태의 내편모를 가지고 있어 파도모양의 운동성을 나타냅니다.
②섬모/선모(fimbriae와 pili)
섬모는 세포표면에 있는 가늘고 머리카락 같은 필라멘트로서, 편모보다 짧습니다. 학자에 따라 섬모fimbriae와 선모pili를 구별하지 않기도 합니다. 섬모fimbriae는 짧고 빳빳한 털처럼 생겼으며 주 성분은 단백질입니다. 세균 군체를 형성하는 작용과 바이오필름이라고도 하는, 생물막을 형성하는 작용을 합니다. 거의 그람음성세균에서만 발견되는 선모pili는 pilin이라는 한 가지 단백질로 구성되며, 세균이 사람세포표면에 있는 수용체에 부착하는 데 역할을 합니다. 섬모와 선모의 부착하는 작용은 감염이 시작되는 필수적인 첫 단계라 할 수 있습니다. 선모는 접합이라고 하는 DNA를 전달하는 통로로써의 역할을 하기도 합니다.
③당질층/점액층(glycocalyx, slime layer)
많은 세균의 표면은 glycocalyx라는 다당류 층으로 덮여 있으며, 이 층으로 인해 세균은 구강점막/치아/심장판막/카테터 등 다양한 구조물에 단단히 부착할 수 있습니다.
특히 치아 우식 원인균인 Streptococcus mutans의 경우 설탕(sucrose)과 같은 음식물 당류로부터 많은 양의 세포 외 다당류를 만들어 냅니다. 섬모가 접착에 관여하는 물리적 요소라면 당질/점액층은 보다 화학적인 접착을 하는 데에 역할을 한다고 볼 수 있습니다.
④협막(capsule)
협막은 세균의 세포 껍질 밖에 존재하는 막으로, 세균을 둘러싸고 있는 무정형의 젤라틴 같은 다당류를 함유하는 층입니다. 진핵세포에서는 큰 구조를 가지며 세포막의 일부로 여겨지기도 합니다. 그람양성 세균의 인지질층과는 다른 구조로, 쉽게 제거되지 않고 다양한 질병을 유발합니다. 주로 그람양성세균에서 많이 보입니다. 때로는 다당류 외에 단백질(예. 탄저병균)로도 만들어 집니다. 다당류의 당 성분은 세균 종에 따라 다양하며 자주 한 세균종 내 혈청형들을 결정합니다. 다당류 협막에 있는 당 성분의 항원성 차이에 의해 같은 세균도 여러가지 혈청형으로 나눌 수 있습니다. 협막은 여러 이유에서 매우 중요하다고 할 수 있는데 왜냐하면
협막은 세균과 숙주조직의 부착을 매개합니다. 이는 세균의 집락형성과 감염의 전제조건입니다.
또한 협막은 포식작용을 방해합니다. 따라서, 협막의 존재는 병독성과 관련이 있습니다. 그리고 협막 다당류가 항체와 반응할 때, 크게 부푸는 성질(quellung reaction)을 이용하여 세균의 동정에도 도움이 될 수 있습니다. 마지막으로 협막 다당류는 보호 항체의 생성을 유도하기 때문에 몇몇 백신의 항원으로 이용되기도 합니다.