細菌学入門 （INTRODUCTION TO BACTERIA）

作成：CCA iGEM

1. 細菌の解剖学（構造）

1.1 細胞壁と細胞膜

細菌の最も外側には細胞壁があり、細胞に形状を与え、外部環境から保護しています。その内側にある細胞膜は「流動モザイクモデル」として知られ、物質の出入りを制御する門番の役割を果たしています。

1.2 核様体（ヌクレオイド）

細菌は核を持たない原核生物ですが、DNAやRNAが密集した核様体という領域を持っています。ここではDNAの複製や転写が行われ、細胞全体の機能を制御しています。

1.3 プラスミド

核様体とは別に存在する小さく環状のDNAがプラスミドです。生存に必須ではありませんが、抗生物質耐性などの有利な遺伝子を運ぶことがあります。これらは「シータ型（θ型）」と呼ばれる仕組みで自律的に複製され、「接合（コンジュゲーション）」というプロセスを通じて他の個体へ水平伝播します。

1.4 鞭毛（Flagella）

細菌の移動を担う尾のような構造です。フラジェリンというタンパク質でできており、細胞呼吸によって生じるプロトンの濃度勾配（プロトン動力）を利用して、コルク抜きのように回転して推進力を得ます。

1.5 細胞質

細胞内を満たすゼラチン状の液体で、水、塩分、有機分子から成ります。細胞小器官（オルガネラ）を保持し、損傷から保護するとともに、細胞に形状を与えています。

2. 細菌の種類

2.1 分類体系（階層）

生物はドメイン、界、門、綱、目、科、属、種の8段階で分類されます。細菌は「細菌（バクテリア）」ドメインに属しますが、かつて混同されていた「古細菌（アーキア）」は、化

学的・遺伝的構成が大きく異なるため、現在では別のドメインとして区別されています。

2.2 系統樹と理論

進化のつながりは系統樹で表されます。共通祖先を示す「根」があるものを有根系統樹と呼び、遺伝的に近いグループを「単系統群（クニード）」などと分類します。

2.3 グラム染色試験

細菌の細胞壁の特徴に基づき、2つのグループに分類する重要な試験です。

• グラム陰性菌: ペプチドグリカン層が薄く、薬剤を阻害する外膜を持っています。肺炎などを引き起こす傾向があります。

• グラム陽性菌: ペプチドグリカン層が厚く、外膜はありません。血流感染症などを引き起こす傾向があります。

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2.4 形態（形状）による分類

細菌はその形状から大きく3つに分類されます。

• 球菌（Cocci）: 丸い形。鎖状の「連鎖球菌」や、ブドウの房状の「ブドウ球菌」などがあります。

• 桿菌（Bacilli）: 棒状。球状よりも分裂が速く、効率的に成長できる進化的利点があります。

• 湾曲状（Curved）: 螺旋状。硬い「スピリルム」や、非常に柔軟な「スピロヘータ」、豆のような形の「ビブリオ」が含まれます。

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細菌の形態やサイズ（肉眼で見えるEpulopisciumなど）は、過酷な環境での生存戦略（自然選択）の結果として多様に進化してきました。