细胞质膜（CPM）
细胞内膜是一个“流动的”动态结构，其化学组织形式与动物细胞的质膜非常接近。膜的基础是由各种蛋白质整合其中的双层脂质（磷脂双分子层）。
在电子显微镜下研究时，细胞质膜呈现出清晰的三层结构。它由两个外侧暗层（每个厚度约2.5 nm）和一个夹在中间的亮层组成。膜的蛋白质成分包括贯穿整个双分子层的整合蛋白。这些分子的很大一部分作为通透酶起作用——即负责物质进出细胞运输的专业转运体。
细胞质膜的功能：
- 作为严格限制细胞质的屏障。
- 调节细胞内渗透压。
- 执行代谢物和营养物质的运输。
- 在能量代谢中起关键作用。原核生物没有线粒体，因此电子传递链的酶和ATP酶恰好位于细胞质膜上。
膜衍生物：中介体与内褶
当细菌膜的生长速度快于包裹它的细胞壁时，就会向细胞质内部形成特定的内褶。根据其结构组织的复杂程度，通常分为两组：
- 胞质内膜——结构相对简单的形成物。
- 中介体——复杂盘绕的多层膜结构。
科学界对中介体的本质仍在进行讨论。一些研究人员支持这样一种假说，即它是电子显微镜标本化学固定过程中产生的伪影。然而，传统观点认为中介体参与了细菌细胞最重要且极度耗能的过程。人们认为它们参与细胞分裂（确保DNA分子的正确分离），为新细胞壁的合成提供能量，并参与物质分泌和芽孢形成。
细胞质与蛋白质合成系统
细胞质占据了细菌细胞的主要、主导体积。它是一个复杂的胶体系统，由可溶性蛋白质、各种类型的RNA、核糖体和各种内含物组成。
核糖体的特征 原核生物核糖体大小约为20 nm，是蛋白质合成的主要机器。它们与真核生物核糖体的关键区别在于沉降系数：细菌为70S，而真核生物为80S。这种结构上的差异具有重大的医学意义。正是由于这一点，许多抗菌药物的选择性毒性原理才得以实现：它们精确地抑制细菌70S核糖体上的蛋白质合成，而绝对不损伤人体细胞。
70S核糖体解离为两个功能亚基：
- 小亚基（30S）：包含16S rRNA分子。
- 大亚基（50S）：包含23S rRNA分子。
核糖体RNA是高度保守的元件，是微生物进化的特有“分子钟”。特别是，16S rRNA的结构构成了基因系统发育的基础，能够精确确定不同生物体之间的进化亲缘关系。
细胞质内含物
当周围环境中营养物质过剩时，包涵体会在胞质中形成。它们起到碳源和能量的战略储备作用，细菌将在饥饿时期消耗这些储备。这类细胞内积聚物的主要类型包括糖原颗粒、类淀粉多糖、$\beta$-羟基丁酸和多聚磷酸盐。
容沙粒（多磷酸盐颗粒） 容沙粒是由聚合的无机多磷酸盐组成的颗粒。在电子显微镜下，它们表现为电子致密区，大小在0.1至1.0微米之间，通常位于细胞两端。
容沙粒的主要理化特性是对碱性染料具有高度亲和力以及能够发生异染性（改变染料的原始颜色）。当使用美蓝或甲苯胺蓝，以及进行奈瑟氏（Neisser）染色时，容沙粒呈现出强烈的红紫色，而细胞质本身则染成蓝色。这一现象具有首要的诊断意义：细胞两端存在特征性的异染颗粒是实验室鉴定白喉病原体（Corynebacterium diphtheriae）的关键指征。
简述：主题相关问答
细菌通过细胞质膜进行物质运输的机制有哪些？
细菌通过细胞质膜进行物质运输有四种主要机制，以及专门的分泌系统。
| 转运类型 | 能量需求 | 顺浓度梯度 |
|---|---|---|
| 简单扩散 | 无需进行 | 顺浓度梯度 |
| 易化扩散 | 无需进行 | 顺浓度梯度（通过易位酶） |
| 主动运输 | 需要（ATP、通透酶） | 逆浓度梯度 |
| 基团移位 | 需要（伴随化学修饰） | 逆浓度梯度 |
此外，细菌还拥有磷酸转移酶系统和特异性分泌系统（例如III型和IV型分泌系统），负责排出结构成分、蛋白质、DNA和致病因子。
哪些类别的抗生素通过与细菌核糖体30S和50S亚基结合来选择性抑制蛋白质合成？
作用于细菌70S核糖体不同亚基的抗生素可选择性抑制蛋白质合成。
- 氨基糖苷类 — 作用于30S亚基；干扰tRNA的结合及起始复合物的形成。该抑制作用是不可逆的。
- 四环素类 — 作用于30S亚基；阻断新的氨酰-tRNA结合至受位。该抑制作用是可逆的。
- 大环内酯类（例如红霉素）、氯霉素和林可酰胺类 — 作用于50S亚基。
对于作用于50S亚基的药物，其机制包括：阻断肽酰转移酶、干扰肽酰-tRNA的易位以及中断肽链的延长。其作用类型为抑菌性。
除了白喉棒状杆菌外，哪些细菌也能形成明显的异染颗粒（沃硫菌颗粒）？
除了白喉棒状杆菌外，结核分枝杆菌和麻风分枝杆菌中也可见异染颗粒：其胞质内含有脂质包涵体和异染颗粒。
相比之下，假结核棒状杆菌（Corynebacterium pseudodiphtheriticum，即C. hofmannii）几乎不含异染颗粒。
为了避免混淆原核核糖体的结构：它的沉降系数为70S，由50S和30S亚基组成。在沉降的世界里，数学公式50+30=80并不成立，因此总和永远是70！
课堂与考试常见问题
为什么细菌能量代谢相关的酶位于细胞质膜上？
原核细胞缺乏线粒体等膜性细胞器。因此，细胞膜承担了线粒体功能类似物的角色，在其上面分布着ATP酶和电子传递链酶系。
细菌核糖体与人核糖体存在差异的医学意义是什么？
沉降系数的差异（细菌为70S，人体为80S）使得抗生素能够选择性地阻断细菌蛋白质合成。药物能够“识别”特定的靶点，而不会损害宿主细胞。
什么是异染性？
这是一种结构被染成与染料本身不同颜色的现象。例如，用蓝色染料对细菌进行染色时，异染颗粒会变成红紫色。
该主题的其他拓展内容
- 膜通透酶的工作机制与物质运输类型
- 细胞分裂过程中内陷结构在DNA分离中的作用
- 基于16S rRNA分析的基因系统分类学原理
- 奈瑟氏（Neisser）法细菌标本染色技术
- 细菌中 $\beta$-羟丁酸的代谢
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