大肠杆菌结构简单，有细胞结构，具有细胞壁、细胞膜、细胞质等结构，无成形的细胞核。

1 细胞壁 位于大肠杆菌的最外层，厚约11um，分为两层，即外膜和肽聚糖层。外膜是大肠杆菌细胞壁的主要成分，占细胞壁于重的80％，厚约8nm，位于肽聚糖层的外侧，主要由磷脂、蛋白质和脂多糖组成。脂多糖是革兰氏阴性细菌的内毒素，也是革兰氏阴性细菌细胞壁的特有成分，主要和其抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性有关。肽聚糖层由1～2层网状的肽聚糖组成，占细胞壁干重的10％，厚约2～3nm，是细菌等原核生物所特有的成分。大肠杆菌的肽聚糖由聚糖链、短肽和肽桥三部分组成。聚糖链由N-乙酸葡糖胺和N-乙酚胞壁酸分子通过β-1，4糖苷键连接而成，短肽由L-丙氨酸→D-谷氨酸→内消旋二氨基庚二酸→D-丙氨酸组成，并由L-丙氨酸与胞壁酸相连。一条聚糖链短肽的D-丙氨酸与另一条聚糖链短肽的内消旋二氨基庚二酸直接形成肽键（肽桥），从而使肽聚糖形成网状的整体结构。由脂蛋白将外膜和肽聚糖层连接起来，从而使大肠杆菌的细胞壁形成一个整体结构。

2 细胞膜 大肠杆菌细胞膜的结构和其它生物细胞膜的结构相似。但其细胞膜中蛋白质的含量高且种类多。其细胞膜具选择透性，从而可控制营养物质进出细胞。大肠杆菌细胞的生物活性非常活跃，含有丰富的酶系。如各种脱氢酶系，氧化磷酸化酶系，电子传递系统，透性酶等。因此细胞膜是原核生物能量转化的场所，并能通过它对外界环境的各种刺激作出反应，并可传递信息，参与细胞壁的合成等。

3 细胞质 细胞质是细菌的内环境，是蛋白质、各种酶类和核酸生物合成的场所，也是吸收营养物质后进行物质合成和分解代谢的场所。大肠杆菌的细胞质中含有糖原颗粒、核糖体和质粒等结构。

3.1 核糖体 核糖体是细胞质中一种核糖核蛋白颗粒，是蛋白质合成的场所。大肠杆菌的核糖体呈椭圆球形，体积为13.5nm×20nm×40um。由65％的核糖核酸和35％的蛋白质组成。大肠杆菌的核糖体分散在细胞质中，完整核糖体的沉降系数为70S，由30S和50S两个大小不同的亚基组成。

3.2 质粒 在大肠杆菌中，除遗传物质的主要载体染色体之外，还有一种闭合环状的双链DNA遗传因子，即质粒。质粒具有自我复制的特性，不同质粒的基因及质粒和染色体基因均可发生基因重组，质粒可通过细菌的接合而转移，也可随细胞的分裂而传递或丢失。由于质粒具有这些特性，所以在分子生物学和遗传工程中质粒经常作为外源基因的载体。大肠杆菌中已发现的质粒有F因子、R因子和Col因子等。

4 拟核 大肠杆菌的细胞核无核膜和核仁，没有固定的形态，结构简单，称为拟核，也称细菌染色体。拟核具有高度紧密的结构，由RNA、蛋白质和超螺旋环状DNA组成。大肠杆菌的全部基因都包含在这条DNA上。环状DNA的总长度可达1300μm，分子量为2.8×109D，大约含有3000～4000个基因，目前已经确定了1400多个基因的结构、功能及在基因图上的位置。通过研究大肠杆菌基因的结构、功能及表达调控可揭示其它生物的遗传现象和规律。

5 特殊结构

5.l 荚膜 荚膜是某些细菌向细胞壁外分泌的并位于细胞壁外侧的一层厚度不定的胶状物质。大肠杆菌的荚菌的荚膜主要由多糖组成，具有抗原性，构成了大肠杆菌的表面抗原，即K抗原。 5.2 鞭毛 鞭毛是某些细菌长在细胞表面的长丝状、波曲状的附属物。其数目为一至数根，长为菌体的苦干倍，最长可达70μm，直径一般为10～20nm。鞭毛由鞭毛蛋白组成，构成了细菌的鞭毛抗原。大肠杆菌为周身鞭毛，和其运动有关。若将大肠杆菌穿刺接种于半固体培养基，它将沿穿刺线向周围扩散生长。大肠杆菌的细胞表面还含有一种比鞭毛更细、较短且直硬的丝状体叫菌毛，可分为普通菌毛和性菌毛。普通菌毛主要用于吸附于动植物、真菌以及各种细胞的表面，有的是噬菌体吸附的位点。性菌毛是在F因子的控制下形成的，它是细菌接合的“工具”。通过性菌毛的接合，可在细菌之间传递质粒或染色体基因等。

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