细菌结构与分类
细菌结构与分类是细菌学领域的一个分支，它描述了细菌细胞的构成方式，以及如何将种类繁多的细菌组织成一个连贯的命名和关系系统。它将原核细胞的细胞学、细胞包膜及其形态，与物种界定和排列成系统发育分类的原则结合起来。
Definition
细菌结构与分类包括原核细胞解剖学的描述，以及根据表型、化学分类学和基因组证据将细菌系统地归入不同分类单元。
Scope
本领域旨在向读者介绍原核细胞的结构、细胞壁和细胞包膜的化学组成和结构、细菌细胞的形态和排列方式、细菌分类的多相和基因组原则，以及将结构与实验室鉴定联系起来的鉴别染色方法（尤其是革兰氏染色）。它是一个参考性概述；其子主题包含详细的基本内容。
Sub-topics
Core questions
- 原核细胞与真核细胞在结构上有哪些区别？
- 细胞包膜的化学组成如何构成革兰氏阳性和革兰氏阴性的区别？
- 细菌物种和更高分类单元是根据哪些证据定义和命名的？
Key concepts
- 原核细胞结构
- 细胞包膜和肽聚糖
- 革兰氏阳性和革兰氏阴性细胞壁类型
- 细胞形态和排列
- 多相分类学
- 基于基因组的物种界定
- 鉴别染色
Key theories
- 三域系统发育系统
- 小亚基核糖体RNA序列的比较将细胞生命解析为细菌域、古菌域和真核域三个域，确立了分子系统发育而非形态学作为细菌自然分类的基础。
Mechanisms
细菌细胞具有共同的结构，即一个没有膜包围的核区、一个含有70S核糖体的细胞质、一个质膜，以及在大多数物种中存在的含有肽聚糖的细胞壁。然而，它们在细胞包膜化学组成和形态上的差异，在功能和诊断上都具有重要意义。肽聚糖层的厚度和组织方式，以及外膜的存在与否，定义了革兰氏阳性和革兰氏阴性细胞包膜类型，并解释了革兰氏染色过程中结晶紫复合物的保留或丢失。分类学将这种结构和基因组多样性转化为一个等级体系：现代细菌系统学将表型和化学分类学特征与序列和全基因组数据结合起来，形成一个多相的、基于系统发育的分类。
Clinical relevance
革兰氏反应、细胞形态和排列是临床样本中最早观察到的特征之一，并影响实验室如何描述和分组分离株，而细胞包膜结构是革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间许多固有敏感性差异的基础。本领域解释了诊断微生物学中使用的结构和分类学术语；它属于描述性参考资料，不能作为个体诊断或治疗决策的依据。
Evidence & guidelines
系统发育框架基于核糖体RNA和全基因组比较，物种界定已趋向于基于基因组的标准，而提出和协调分类单元的正式规则则来源于国际细菌系统学委员会。微生物学标准教科书综合了结构描述。
History
早期细菌学根据形态、染色行为和生理学对生物进行分类。19世纪80年代革兰氏染色的引入提供了一个结构上的二分法，组织了大部分医学细菌学，而20世纪后期，分类基础从形态学转向分子系统发育，最终形成了三域系统，最近则发展为基于基因组的分类学。
Debates
- 哪些证据应该用于定义细菌物种？
- 细菌系统学已从DNA-DNA杂交和表型多相标准转向全基因组指标，在界定物种时表型与基因组序列的相对权重仍在讨论中。
Key figures
- Carl Woese
- Hans Christian Gram
- Thomas Silhavy
Related topics
Seminal works
- woese-1990
- wayne-1987
- silhavy-2010
Frequently asked questions
- 为什么细菌要根据细胞包膜进行分类？
- 细胞包膜的化学组成，特别是肽聚糖的含量和外膜的存在与否，定义了革兰氏阳性和革兰氏阴性类型，并与许多结构和生理差异相关，因此长期以来一直是与分子系统发育并行的实用组织特征。
- 细菌分类是基于外观还是遗传学？
- 现代细菌分类是多相和系统发育的：形态和染色仍然是有用的描述符，但其基础分类是基于核糖体RNA和全基因组序列比较。