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細菌
本詞條是多義詞，共3個義項
生物的主要類群之一
細菌簡介
細菌的個體非常小，目前已知最小的細菌只有0.2微米長，因此大多只能在顯微鏡下被看到。細菌一般是單細胞，細胞結構簡單，缺乏細胞核、細胞骨架以及膜狀胞器，例如線粒體和葉綠體。基于這些特征，細菌屬于原核生物（Prokaryote）。原核生物中還有另一類生物稱作古細菌（Archaea），是科學家依據演化關系而另辟的類別。為了區(qū)別，本類生物也被稱為真細菌（Eubacteria）。
細菌廣泛分布于土壤和水中，或者與其他生物共生。人體身上也帶有相當多的細菌。據估計，人體內及表皮上的細菌細胞總數約是人體細胞總數的十倍。此外，也有部分種類分布在極端的環(huán)境中，例如溫泉，甚至是放射性廢棄物中，它們被歸類為嗜極生物，其中最著名的種類之一是海棲熱袍菌（Thermotoga maritima），科學家是在意大利的一座海底火山中發(fā)現這種細菌的。然而，細菌的種類是如此之多，科學家研究過并命名的種類只占其中的小部分。細菌域下所有門中，只有約一半是能在實驗室培養(yǎng)的種類。
細菌的營養(yǎng)方式有自養(yǎng)及異養(yǎng)，其中異養(yǎng)的腐生細菌是生態(tài)系中重要的分解者，使碳循環(huán)能順利進行。部分細菌會進行固氮作用，使氮元素得以轉換為生物能利用的形式。細菌也對人類活動有很大的影響。一方面，細菌是許多疾病的病原體，包括肺結核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由細菌所引發(fā)。然而，人類也時常利用細菌，例如乳酪及酸奶的制作、部分抗生素的制造及廢水的處理等，都與細菌有關。在生物科技領域中，細菌也有著廣泛的運用。
細菌是一種單細胞生物體，生物學家把這種生物歸入“裂殖菌類”。細菌細胞的細胞壁非常像普通植物細胞的細胞壁，但沒有葉綠素。因此，細菌往往與其他缺乏葉綠素的植物結成團塊，并被看作“真菌”。細菌因為特別小而區(qū)別于其他植物細胞。實際上，細菌也包括存在著的最小的細胞。此外，細菌沒有明顯的核，而具有分散在整個細胞內的核物質。因此，細菌有時與被稱為“藍綠藻”的簡單植物細胞結成團塊，藍綠藻也有分散的核物質，但它還有葉綠素。人們越來越普遍地把細菌和其他大一些的單細胞生物歸在一起，形成既不屬于植物界也不屬于動物界的一類生物，它們組成生命的第三界——“原生物界”。有些細菌是“病原的”細菌，其含義是致病的細菌。然而，大多數類型的細菌不是致病的，而的確常常是非常有用的。例如，土壤的肥沃在很大程度上取決于住在土壤中的細菌的活性。“微生物”，恰當地說，是指任何一種形式的微觀生命。“菌株”一詞用得更加普遍，因為它指的是任何一點小的生命，甚至是一個稍大一點的生物的一部分。例如，包含著實際生命組成部分的一個種子的那個部分就是胚芽，因此我們說“小麥胚芽”。此外，卵細胞和精子（載著最終將發(fā)育成一個完整生物的極小生命火花）都稱為“生殖細胞”。然而，在一般情況下，微生物和菌株都用來作為細菌的同義詞；而且確實尤其適用于致病的細菌。
發(fā)現細菌最早是被荷蘭人列文虎克（Antonie van Leeuwemhoek，1632-1723）在一位從未刷過牙的老人牙垢上發(fā)現的，但那時的人們認為細菌是自然產生的。直到后來，巴斯德用鵝頸瓶實驗指出，細菌是由空氣中已有細菌產生的，而不是自行產生，并發(fā)明了“巴氏消毒法”，被后人譽為“微生物之父”。
細菌這個名詞最初由德國科學家埃倫伯格（Christian Gottfried Ehrenberg，1795-1876）在1828年提出，用來指代某種細菌。這個詞來源于希臘語βακτηριον，意為“小棍子”。
1878年，法國外科醫(yī)生塞迪悅（Charles Emmanuel Sedillot，1804-1883）提出“微生物”來描述細菌細胞或者更普遍的用來指微小生物體。
細菌的形態(tài)
一、基本形態(tài)與大小
（1）球菌：
球菌是外形呈圓球形或橢圓形的細菌，直徑0.5～1微米，有以下幾種類型：①單球菌：單獨存在，如尿素小球菌；②雙球菌：如肺炎雙球菌；③鏈球菌：如乳酸鏈球菌；④四聯球菌：形成的4個細胞排列在一起，成田字，如四聯球菌；⑤八疊球菌：如尿素生孢八疊球菌；⑥葡萄球菌：如金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)。
（2）桿菌：
外形為桿狀的細菌稱桿菌，常有長寬接近的短桿或球桿狀菌，如甲烷短桿菌屬(Methano—brevibacter)；長寬相差較大的棒桿狀或長桿狀菌，如枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、梭狀桿菌(Bacterium fusiformis)；分枝狀或叉狀菌，如雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)；竹節(jié)狀(兩端平截)，如炭疽芽孢桿菌(Bacillusanthracis)等。
（3）螺旋狀：
螺旋狀的細菌稱螺旋菌，一般長5～50微米，寬0.5～5微米，根據菌體的彎曲可分為：①弧菌(Vibrio)：螺旋不足一環(huán)者呈香蕉狀或逗點狀，如霍亂弧菌(Vibrio cholerae)；②螺菌(Spirillum)：滿2～6環(huán)的小型、堅硬的螺旋狀細菌，如小螺菌(Spirillum minor)；③螺旋體(Spirochaeta)：旋轉周數多(通常超過6環(huán))、體長而柔軟的螺旋狀細菌，如梅毒螺旋體（Treponema Pallidum）。
二、細菌的結構
細菌的結構分為基本結構和特殊結構。基本結構是各種細菌都具有的結構，包括細菌的細胞壁、細胞膜、細胞質、核質。某些細菌特有的結構稱為特殊結構，包括細菌的莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞。
細胞壁
細胞壁厚度因細菌不同而異，一般為15-30nm。主要成分是肽聚糖，由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸構成雙糖單元，以β-1,4糖苷鍵連接成大分子。N-乙酰胞壁酸分子上有四肽側鏈，相鄰聚糖纖維之間的短肽通過肽橋（革蘭陽性菌）或肽鍵（革蘭陰性菌）橋接起來，形成了肽聚糖片層，像膠合板一樣，粘合成多層。
肽聚糖中的多糖鏈在各物種中都一樣，而橫向短肽鏈卻有種間差異。革蘭陽性菌細胞壁厚約20～80nm，有15-50層肽聚糖片層，每層厚1nm，含20-40%的磷壁酸（teichoic acid），有的還具有少量蛋白質。革蘭陰性菌細胞壁厚約10nm，僅2-3層肽聚糖，其他成分較為復雜，由外向內依次為脂多糖、細菌外膜和脂蛋白。此外，外膜與細胞之間還有間隙。
細菌細胞壁的功能包括：①保持細胞外形，提高機械強度；②抑制機械和滲透損傷（革蘭陽性菌的細胞壁能耐受20kg/cm 的壓力）；③介導細胞間相互作用（侵入宿主）④；防止大分子入侵；⑤協助細胞運動和生長，分裂和鞭毛運動；⑥賦予細菌特定的抗原性以對抗生素和噬菌體的敏感性。
其中還有一些缺壁細菌，分為四類：①L型細菌，是指某些在實驗室或宿主體內，通過自發(fā)突變，形成細胞壁缺陷的變異菌株；②原生質體，是指在人為條件下（用溶菌酶或青霉素）處理革蘭陽性細菌，獲得的無壁細胞；③球狀體，是指在人為條件下，處理革蘭陰性菌，獲得的殘留部分細胞壁的細胞；④支原體，是指在進化過程中獲得的無壁的原核微生物。
細胞膜
是典型的單位膜結構，厚約8~10nm，外側緊貼細胞壁，某些革蘭陰性菌還具有細胞外膜。通常不形成內膜系統，除核糖體外，沒有其它類似真核細胞的細胞器，呼吸和光合作用的電子傳遞鏈位于細胞膜上。某些進行光合作用的原核生物（藍細菌和紫細菌），質膜內褶形成結合有色素的內膜，與捕光反應有關。某些革蘭陽性細菌質膜內褶形成小管狀結構，稱為中膜體（mesosome）或間體，中膜體擴大了細胞膜的表面積，提高了代謝效率，有擬線粒體（Chondroid）之稱，此外還可能與DNA的復制有關。
細胞質與核質體
細菌和其它原核生物一樣，只有擬核，沒有核膜，DNA集中在細胞質中的低電子密度區(qū)，稱核區(qū)或核質體（nuclear body）。細菌一般具有1-4個核質體，多的可達20余個。核質體是環(huán)狀的雙鏈DNA分子，所含的遺傳信息量可編碼2000～3000種蛋白質，空間構建十分精簡，沒有內含子。由于沒有核膜，因此DNA的復制、RNA的轉錄與蛋白質的合成可同時進行，而不像真核細胞的這些生化反應在時間和空間上是嚴格分隔開來的。
每個細菌細胞約含5000～50000個核糖體，部分附著在細胞膜內側，大部分游離于細胞質中。細菌核糖體的沉降系數為70S，由大亞單位（50S）與小亞單位（30S）組成，大亞單位含有23SrRNA，5SrRNA與30多種蛋白質，小亞單位含有16SrRNA與20多種蛋白質。30S的小亞單位對四環(huán)素與鏈霉素很敏感，50S的大亞單位對紅霉素與氯霉素很敏感。
細菌核區(qū)DNA以外的，可進行自主復制的遺傳因子，稱為質粒（plasmid）。質粒是裸露的環(huán)狀雙鏈DNA分子，所含遺傳信息量為2~200個基因，能進行自我復制，有時能整合到核DNA中去。質粒DNA在遺傳工程研究中很重要，常用作基因重組與基因轉移的載體。
胞質顆粒是細胞質中的顆粒，起暫時貯存營養(yǎng)物質的作用，包括多糖、脂類、多磷酸鹽等。
莢膜
許多細菌的最外表還覆蓋著一層多糖類物質，邊界明顯的稱為莢膜（capsule），如肺炎球菌，邊界不明顯的稱為粘液層（slime layer），如葡萄球菌。莢膜對細菌的生存具有重要意義，細菌不僅可利用莢膜抵御不良環(huán)境；保護自身不受白細胞吞噬；而且能有選擇地粘附到特定細胞的表面上，表現出對靶細胞的專一攻擊能力。例如，傷寒沙門桿菌能專一性地侵犯腸道淋巴組織。細菌莢膜的纖絲還能把細菌分泌的消化酶貯存起來，以備攻擊靶細胞之用。
另外在細菌入侵免疫系統時，莢膜可以防止免疫系統識別細菌，從而存活下來。
鞭毛
菌毛
菌毛是在某些細菌表面存在著一種比鞭毛更細、更短而直硬的絲狀物，須用電鏡觀察。特點是：細、短、直、硬、多，菌毛與細菌運動無關，根據形態(tài)、結構和功能，可分為普通菌毛和性菌毛兩類。前者與細菌吸附和侵染宿主有關，后者為中空管子，與傳遞遺傳物質有關。
有些細菌在生長發(fā)育的后期，個體縮小，細胞壁增厚，形成芽孢。芽孢是細菌的休眠體，對不良環(huán)境有較強的抵抗能力。小而輕的芽孢還可以隨風四處飄散，落在適當環(huán)境中，又能萌發(fā)成為細菌。細菌快速繁殖和形成芽孢的特性，使它們幾乎無處不在。
2．內膜（inner membrane）：由原來繁殖型細菌的細胞膜形成，包圍芽孢原生質。還有細模質。
3．芽孢壁（spore wall）：由繁殖型細菌的肽聚糖組成，包圍內膜。發(fā)芽后成為細菌的細胞壁。
4．皮質（cortex）：是芽孢包膜中最厚的一層，由肽聚糖組成，但結構不同于細胞壁的肽聚糖，交聯少，多糖支架中為胞壁酐而不是胞壁酸，四肽側鏈由L-Ala組成。
5．外膜（outer membrane）：也是由細菌細胞膜形成的。
7．外壁（exosporium）：芽孢外衣，是芽孢的最外層，由脂蛋白及碳水化合物(糖類)組成，結構疏松。
細菌的繁殖
細菌是非常微小而又原始的生物，所以它們的繁殖方式及在培養(yǎng)基上的生長情況與高等動植物細胞有較大的差異。
一、細菌的繁殖方式
細菌主要以無性二分裂方式繁殖(裂殖)，即細菌生長到一定時期，在細胞中間逐漸形成橫隔，由一個母細胞分裂為兩個大小相等的子細胞。細胞分裂是連續(xù)的過程，分裂中的兩個子細胞形成的同時，在子細胞的中間又形成橫隔，開始細菌的第二次分裂。有些細菌分裂后的子細胞分開，形成單個的菌體，有的則不分開，形成一定的排列方式，如鏈球菌、鏈桿菌等。
采用電子顯微鏡研究細菌的分裂過程表明：細菌細胞分裂大致可經過核物質與細胞質分裂、橫隔壁形成和子細胞分離等過程。細菌細胞分裂時，核質DNA與中介體或細胞膜相連，首先DNA復制并向細胞兩端移動，與此同時，細菌細胞膜向內凹陷并形成一垂直于細胞長軸的細胞質隔膜，使細胞質和核質均勻分配到兩個子細胞中。其次細胞形成橫隔壁，在細胞膜不斷內陷，形成子細胞各自的細胞質膜同時，母細胞的細胞壁也從四周向中心逐漸延伸。最后，逐漸形成子細胞各自完整的細胞壁。接著，子細胞分裂，形成兩個大小基本相等的子細胞。
細菌繁殖速度快，一般細菌約20～30min便分裂一次，即為一代。接種子肉湯培養(yǎng)中的細菌在適宜的溫度下迅速生長繁殖，肉湯很快即可變渾濁，表明有細菌的大量生長，有些細菌，如結核分枝桿菌的繁殖速度較慢，需要15-18小時才能繁殖一代。
二、細菌的菌落特征
當細菌劃線接種到固體平板培養(yǎng)基上后，在適宜的培養(yǎng)條件下。細菌便迅速生長繁殖。由于細菌細胞受固體培養(yǎng)基表面或深層的限制，故不能像在液體培養(yǎng)基中那樣自由擴散，因此繁殖的菌體常聚集在一起，形成了肉眼可見的細菌集落，通常稱之為菌落(colony)。由于平板劃線的分散作用，單個菌落來源于細菌的一個細胞，生長一定時間后便肉眼可見，挑選一個菌落移種到另一固體斜面培養(yǎng)基上，即可獲得細菌的純培養(yǎng)。
菌落特征決定于組成菌落的細胞結構與生長行為，如細菌的莢膜，它的存在與否和菌落形態(tài)等有直接關系。肺炎鏈球菌因具有莢膜就形成光滑型菌落，其表面光滑黏稠，不具莢膜的菌株形成的菌落為粗糙型，菌落表面干燥、有皺折，表明菌落特征和細菌細胞的結構密切相關。
菌落的形狀和大小不僅決定于菌落中細胞的特性，而且也受到周圍菌落的影響，菌落靠得太近，由于營養(yǎng)物質有限，有害代謝物的分泌和積累，因而生長受到抑制。所以在平板分離菌種時，常可看到平板上互相靠近的菌落都較小，而那些分散開的菌落均較大。，即使在同一菌落中，由于各個細菌細胞所處的空間位置不同，在營養(yǎng)物的攝取及空氣供應等方面亦都不一樣，所以在生理上、形態(tài)上亦或多或少會有所差異。
在平板培養(yǎng)基上形成的菌落往往有三種情況，即表面菌落、深層菌落和底層菌落，上面所介紹的菌落特征都是指表面菌落。某些細菌在明膠培養(yǎng)基中生長繁殖時，能產生明膠酶水解明膠。如果將這些菌種穿刺接種在盛有明膠培養(yǎng)基的試管中，則由于明膠被水解形成不同形狀的溶解區(qū)，由于一定的細菌形成一定形狀的溶解區(qū)，所以是細菌分類的項目之一。
基因重組
1．轉化。受菌直接攝取供菌的游離DNA片斷，并將它整合到自己的基因組中，而獲得供菌部分遺傳性狀的現象。
2．轉導。以噬菌體為媒介，供菌中的DNA片段被帶至受菌中，使后者獲得部分遺傳性狀。
4．接合。供菌與受菌通過直接接觸或性菌毛介導，供菌的大段DNA（包括質粒）進入受菌，而與后者發(fā)生基因重組的現象。
致病性：
細菌對寄主的侵犯，包括細菌吸附于體表，侵入組織或細胞，生長繁殖，產生毒素，乃至擴散蔓延以及抗拒寄主的一系列防御機能，造成機體損傷。
吸附：細菌能以它表面的特殊成分和結構附著于寄主體表或各器官的上皮粘膜，如大腸桿菌的某些菌株借其表面抗原（K88）吸附于腸上皮，淋球菌借其表面絲狀突出物吸附于尿道上皮，化膿性鏈球菌借其表面特異性M蛋白吸附于咽部粘膜等。
侵入機體：分三種不同現象：
在體內繁殖：細菌在體內繁殖，要求適合它生長的營養(yǎng)條件和抵抗寄主的能力，如變形桿菌，由于具有尿素酶，能利用尿素生長，并產生氨損傷組織，所以比其他細菌引起更為嚴重的腎盂腎炎。又如布氏桿菌能在胎型絨毛膜和羊水中大量生長，造成流產，因為胚胎組織中有豐富的赤癬醇是布氏桿菌生長的刺激素。
擴散：某些細菌能產生可溶性物質，分解結締組織基質中的透明質酸，造成皮下擴散，如化膿性鏈球菌。另外有些細菌如布氏桿菌、鼠疫桿菌，在淋巴結內不被清除，反而能生長繁殖，通過淋巴液擴散至體內其他部位。在機體抵抗力差時，局部感染的細菌可侵入血循環(huán)造成菌血癥。
毒素：有外毒素和內毒素兩類，肉毒桿菌的毒素和葡萄球菌的腸毒素即是外毒素（在體外產生）。還有在傳染病中起主要作用或起部分致病作用的如白喉、破傷風的毒素以及鏈球菌的紅斑毒素等。引起腸道感染的細菌，可產生一些毒素激活腺苷酸環(huán)化酶使cAMP增加，腸道分泌增多而致腹瀉。內毒素是和革蘭氏陰性細菌細胞壁相關的磷脂多糖蛋白質，大分子復合物，脂多糖是其主要成分，內毒素可以引起微循環(huán)灌注不足，休克、彌漫性毛細血管內凝血和施瓦茨曼氏反應（局部皮膚反應）等。
代謝
細菌具有許多不同的代謝方式。一些細菌只需要二氧化碳作為它們的碳源，被稱作自養(yǎng)生物。那些通過光合作用從光中獲取能量的，稱為光合自養(yǎng)生物。那些依靠氧化化合物中獲取能量的，稱為化能自養(yǎng)生物。另外一些細菌依靠有機物形式的碳作為碳源，稱為異養(yǎng)生物。
正常生長所需要的營養(yǎng)物質包括氮，硫，磷，維生素和金屬元素，例如鈉，鉀，鈣，鎂，鐵，鋅和鈷。
根據它們對氧氣的反應，大部分細菌可以被分為以下三類：一些只能在氧氣存在的情況下生長，稱為需氧菌；另一些只能在沒有氧氣存在的情況下生長，稱為厭氧菌；還有一些無論有氧無氧都能生長，稱為兼性厭氧菌。細菌也能在人類認為是極端的環(huán)境中旺盛得生長，這類生物被稱為極端微生物。一些細菌存在于溫泉中，被稱為嗜熱細菌；另一些居住在高鹽湖中，稱為喜鹽微生物；還有一些存在于酸性或堿性環(huán)境中，被稱為嗜酸細菌和嗜堿細菌；另有一些存在于阿爾卑斯山冰川中，被稱為嗜冷細菌。
運動
運動型細菌可以被特定刺激吸引或驅逐，這個行為稱作趨性，例如，趨化性，趨光性，趨機械性。在一種特殊的細菌，粘細菌中，個體細菌互相吸引，聚集成團，形成子實體。
細菌的種類
細菌
細菌（Bacteria）是生物的主要類群之一，屬于細菌域。細菌是所有生物中數量最多的一類，據估計，其總數約有5×10^30個。細菌的個體非常小，目前已知最小的細菌只有0.2微米長，因此大多只能在顯微鏡下看到它們。細菌一般是單細胞，細胞結構簡單，缺乏細胞核、細胞骨架以及膜狀胞器，例如線粒體和葉綠體。基于這些特征，細菌屬于原核生物（Prokaryota）。原核生物中還有另一類生物稱作古細菌（Archaea），是科學家依據演化關系而另辟的類別。為了區(qū)別，本類生物也被稱做真細菌（Eubacteria）。
根據形態(tài)分類
細菌具有不同的形狀。大部分細菌根據形狀分為三類：桿菌是棒狀；球菌是球形（例如鏈球菌或葡萄球菌）；螺旋菌是螺旋形，包括弧菌、螺旋菌和螺旋體。
細菌的結構十分簡單，原核生物，沒有成形的細胞核，沒有膜結構的細胞器例如線粒體和葉綠體，但是有細胞壁，有的細菌還有鞭毛和莢膜，根據細胞壁的組成成分，細菌分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。“革蘭氏”來源于丹麥細菌學家革蘭（Hans Christian Gram），他發(fā)明了革蘭氏染色。
細菌
細菌的分類的變化根本上反應了發(fā)展史思想的變化，許多種類甚至經常改變或改名。隨著基因測序，基因組學，生物信息學和計算生物學的發(fā)展，細菌學被放到了一個合適的位置。最初除了藍細菌外（它完全沒有被歸為細菌，而是歸為藍綠藻），其他細菌被認為是一類真菌。隨著它們的特殊的原核細胞結構被發(fā)現，這明顯不同于其他生物（它們都是真核生物），導致細菌歸為一個單獨的種類，在不同時期被稱為原核生物，細菌，原核生物界。一般認為真核生物來源于原核生物。
通過研究rRNA序列，美國微生物學家伍茲（Carl Woese）于1976年提出，原核生物包含兩個大的類群。他將其稱為真細菌（Eubacteria）和古細菌（Archaebacteria），后來被改名為細菌（Bacteria）和古菌（Archaea）。伍茲指出，這兩類細菌與真核細胞是由一個原始的生物分別起源的不同的種類。研究者已經拋棄了這個模型，但是三域系統獲得了普遍的認同。這樣，細菌就可以被分為幾個界，而在其他體系中被認為是一個界。它們通常被認為是一個單源的群體，但是這種方法仍有爭議。
根據類別分類
門：
產水菌門Aquificae
熱袍菌門Therm
熱脫硫桿菌門Thermodesulfobacteria
異常球菌-棲熱菌門Deinococcus-Tmus
產金菌門Chrysiogenetes
綠彎菌門Chloroflexi
熱微菌門Thermomicrobia
硝化螺旋菌門Nitrospirae
脫鐵桿菌門Deferribacteres
藍藻門Cyanobacteria
綠菌門Chlorobi
變形菌門Proteobacteria
厚壁菌門Firmicutes
放線菌門Actinobacteria
浮霉菌門Planctomycetes
衣原體門Chlamydiae
螺旋體門Spirochaetes
纖維桿菌門Fibrobacteres
酸桿菌門Acidobacteria
擬桿菌門Bacteroidetes
黃桿菌門Flteria
鞘脂桿菌門Sphingobacteria
梭桿菌門Fusobacria
疣微菌門Verrucomicrob
網團菌門Dictyoglomi
芽單胞菌門Gemm
用途與危害
細菌對環(huán)境，人類和動物既有用處又有危害。一些細菌成為病原體，導致了破傷風、傷寒、肺炎、梅毒、霍亂和肺結核。在植物中，細菌導致葉斑病、火疫病和萎蔫。感染方式包括接觸、空氣傳播、食物、水和帶菌微生物。病原體可以用抗菌素處理，抗菌素分為殺菌型和抑菌型。
細菌通常與酵母菌及其他種類的真菌一起用于酦酵食物，例如在醋的傳統制造過程中，就是利用空氣中的醋酸菌（Acetobacter）使酒轉變成醋。其他利用細菌制造的食品還有奶酪、泡菜、醬油、醋、酒、優(yōu)格等。細菌也能夠分泌多種抗生素，例如鏈霉素即是由鏈霉菌（Steptomyces）所分泌的。
細菌也對人類活動有很大的影響。例如奶酪及優(yōu)格的制作、部分抗生素的制造、廢水的處理等，都與細菌有關。在生物科技領域中，細菌也有著廣泛的運用。
細菌發(fā)電
生物學家預言，21世紀將是細菌發(fā)電造福人類的時代。說起細菌發(fā)電，可以追溯到1910年，英國植物學家利用鉑作為電極放進大腸桿菌的培養(yǎng)液里，成功地制造出世界上第一個細菌電池。1984年，美國科學家設計出一種太空飛船使用的細菌電池，其電極的活性物質是宇航員的尿液和活細菌。不過，那時的細菌電池放電效率較低。到了20世紀80年代末，細菌發(fā)電才有了重大突破，英國化學家讓細菌在電池組里分解分子，以釋放電子向陽極運動產生電能。其方法是，在糖液中添加某些諸如染料之類的芳香族化合物作為稀釋液，來提高生物系統輸送電子的能力。在細菌發(fā)電期間，還要往電池里不斷地充氣，用以攪拌細菌培養(yǎng)液和氧化物質的混合物。據計算，利用這種細菌電池，每100克糖可獲得1352930庫侖的電能，其效率可達40%，遠遠高于使用的電池的效率，而且還有10%的潛力可挖掘。只要不斷地往電池里添入糖就可獲得2安培電流，且能持續(xù)數月之久。
利用細菌發(fā)電原理，還可以建立細菌發(fā)電站。在10米見方的立方體盛器里充滿細菌培養(yǎng)液，就可建立一個1000千瓦的細菌發(fā)電站，每小時的耗糖量為200千克，發(fā)電成本是高了一些，但這是一種不會污染環(huán)境的"綠色"電站，更何況技術發(fā)展后，完全可以用諸如鋸末、秸稈、落葉等廢棄的有機物的水解物來代替糖液，因此，細菌發(fā)電的前景十分誘人。
各發(fā)達國家如八仙過海，各顯神通：美國設計出一種綜合細菌電池，是由電池里的單細胞藻類首先利用太陽光將二氧化碳和水轉化為糖，然后再讓細菌利用這些糖來發(fā)電；日本將兩種細菌放入電池的特制糖漿中，讓一種細菌吞食糖漿產生醋酸和有機酸，而讓另一種細菌將這些酸類轉化成氫氣，由氫氣進入磷酸燃料電池發(fā)電；英國則發(fā)明出一種以甲醇為電池液，以醇脫氫酶鉑金為電極的細菌電池。
而且，各種不同的細菌電池相繼問世。例如有一種綜合細菌電池，先由電池里的單細胞藻類利用日光將二氧化碳和水轉化成糖，然后再讓細菌利用這些糖來發(fā)電。還有一種細菌電池則是將兩種細菌放入電池的特制糖漿中，讓一種細菌吞食糖漿產生醋酸和有機酸，再讓另一種細菌將這些酸類轉化成氫氣，利用氫氣進入磷酸燃料電池發(fā)電。
細菌益腸胃
身體大腸內的細菌靠分解小腸內部的廢棄物生活。這些東西由于不可消化，人體系統拒絕處理它們。這些細菌自己裝備有一系列的酶和新陳代謝的通道。這樣，它們能夠繼續(xù)把遺留的有機化合物進行分解。它們中的大多數的工作都是分解植物中的碳水化合物。大腸內部大部分的細菌是厭氧性的細菌，意思就是它們在沒有氧氣的狀態(tài)下生活。它們不是呼出和呼入氧氣，而是通過把大分子的碳水化合物分解成為小的脂肪酸分子和二氧化碳來獲得能量。這一過程稱為“發(fā)酵”。
一些脂肪酸通過大腸的腸壁被重新吸收，這會給我們提供額外的能源。剩余的脂肪酸幫助細菌迅速生長。其速度之快可以使它們在每20分鐘內繁殖一次。因為它們合成的一些維生素B和維生素K比它們需要的多，所以它們非常慷慨地把多余的維生素供應給它們這個群體中其他的生物，也提供給你——它們的宿主。盡管你不能自己生產這些維生素，但你可以依靠這些對你非常友好的細菌來源源不斷供應給你。
科學家們剛剛開始明白這一集體中不同的細菌之間的復雜關系，以及它們同人這個宿主之間的相互作用。這是一個動態(tài)的系統，隨著宿主在飲食結構和年齡上的變化，這一系統也做出相應的調整。你一出生就開始在體內匯集你所選擇的細菌的種類。當你的飲食結構從母乳變?yōu)榕Ｄ蹋肿兂刹煌墓腆w食物時，你的體內又會有新的細菌來占據主導地位了。
積聚在大腸壁上的細菌是經歷過艱難旅程后的幸存者。從口腔開始經過小腸，他們受到消化酶和強酸的襲擊。那些在完成旅行后而安然無恙的細菌在到達時會遇到更多的障礙。要想生長，它們必須同已經住在那里的細菌爭奪空間和營養(yǎng)。幸運的是，這些“友好的”細菌能夠非常熟練地把自己粘貼到大腸壁上任何可利用的地方。這些友好的細菌中的一些可以產生酸和被稱為“細菌素”的抗菌化合物。這些細菌素可以幫助抵御那些令人討厭的細菌的侵襲。
那些友好的細菌能夠控制更危險的細菌的數量，增加人們對“前生命期”食物的興趣。這種食物含有培養(yǎng)菌，酸奶就是其中的一種。在你喝下一瓶酸奶的時候，檢查一下標簽，看一看哪種細菌將會成為你體內的下一批客人。這就是益生菌。
識別身份
美國科羅拉多大學的科學家開展了一項研究，他們分別從三個人的指尖與他們個人電腦的鍵盤和鼠標上采集細菌樣本，然后又從數量眾多的，他們未接觸過的鍵盤、鼠標上采集細菌樣本。經過對這些樣本的DNA比較，科學家們發(fā)現，在三人未接觸過的電腦部件上找不到存活于三人雙手上的細菌。科學家還發(fā)現，在室溫條件下，手上的細菌離開人體還可以存活兩周左右。另外，細菌繁殖力非常強大，即使我們用殺菌力超強的香皂洗手，它們也能在幾小時內“死灰復燃”。
細菌帶有磁性
發(fā)現
1975年，布萊克摩爾博士在實驗中發(fā)現了一個怪現象，當他在顯微鏡下觀察含有微生物的水滴時，發(fā)現有些細菌很快地向顯微鏡靠北的一邊移動。布萊克摩爾博士以為實驗靠北面的窗子射入了更多的光線，誘使這些小東西朝北游動。于是，他換了一個位置，觀測到的現象卻與先前一樣。他又試驗了其他幾種有可能影響細菌游動方向的因素，細菌并不受這些因素的影響仍舊向北游動。
培養(yǎng)的方法
常用的細菌培養(yǎng)基
馬鈴薯
取新鮮牛心（除去脂肪和血管）250克，用刀細細剁成肉末后，加入500毫升蒸餾水和5克蛋白胨。在燒杯上做好記號，煮沸，轉用文火燉2小時。過濾，濾出的肉末干燥處理，濾液pH值調到7.5左右。每支試管內加入10毫升肉湯和少量碎末狀的干牛心，滅菌，備用。
分布
細菌是非常古老的生物，大約出現于37億年前。
真核生物細胞中的兩種細胞器：線粒體和葉綠體，通常被認為是來源于內共生細菌。
微生物大量分布于有食物，潮濕，合適的溫度，適于它們繁殖和生長的地方。細菌可以被氣流從一個地方帶到另一個地方。人體是大量細菌的棲息地；可以在皮膚表面、腸道、口腔、鼻子和其他身體部位找到。它們存在于人類呼吸的空氣中，喝的水中，吃的食物中。
細菌廣泛分布于土壤和水中，或者與其他生物共生。
歸類為嗜極生物其中最著名的種類之一是海棲熱袍菌（Thermotogamaritima），只有約一半包含能在實驗室培養(yǎng)的種類。細菌的營養(yǎng)方式有自營及異營。
相關資料
書籍
《GERMS!GERMS!GERMS!》（《細菌！細菌！細菌！》）的故事書。[美]bobbi katz（鮑比·卡茲）
《瘟疫的力量 ——人類與微生物的殊死斗爭》[德]克勞迪婭·艾伯哈特-麥茲格 雷拉德·瑞斯 合著
細菌與生物鏈
區(qū)別
與病毒的區(qū)別
細菌和病毒同屬于微生物，只有在顯微鏡下才能看到。但兩者是截然不同的東西。
細菌和病毒均屬于微生物。在一定的環(huán)境條件下，細菌和病毒都可以在人體中增殖，并可能導致疾病發(fā)生。細菌較大，用普通光學顯微鏡就可看到，它們的生長條件也不高。病毒則比較小，一般要用放大倍數超過萬倍的電子顯微鏡才能看到。病毒沒有自己的生長代謝系統，它的生存靠寄生在宿主(如人)和細胞中依賴他人的代謝系統。也是因為如此，目前抗病毒的特殊藥物不多。有一點值得指出的是，在人們身體的許多部位都有細菌的增殖。醫(yī)學上稱之為正常茵群，它們與我們和平相處，互惠互利。而在任何情況下從機體中發(fā)現病毒都非正常狀況。因為只有侵入我們的活組織細胞中這些病毒才能存活。
病毒與細菌不同之處是，病毒沒有細胞結構，可以說是最低等的生物，但是它的能耐可不小，人類的疾病從小的感冒到大的癌癥都和它有關系。細菌是由單細胞或多細胞組成的簡單生物，和植物一樣，有細胞壁，而人的細胞是沒有細胞壁的，這就是很多抗生素殺菌的原理。比如破壞它的細胞壁或者阻止合成細胞壁，細菌就死掉了，而人沒有這個結構，所以對人無影響。
病毒：構造很簡單，外面是一層蛋白質，稱為病毒外殼。蛋白質外殼內部包裹著病毒的遺傳物質，可以是DNA，也可以是RNA。病毒自己不能完成新陳代謝，也不能完成繁殖，需要寄生在其它細胞內完成。病毒和細菌的絕大部分是對人類沒有害的，有害的只是很小的一部分。
與真菌的區(qū)別
細菌和真菌的名稱中均有一個“菌”字，同屬微生物，但兩者在生物類型、結構、大小、增殖方式和名稱上卻有著諸多不同。比較如下：
1．生物類型：一是就有無成形的細胞核來看：細菌沒有核膜包圍形成的細胞核，屬于原核生物；真菌有核膜包圍形成的細胞核，屬于真核生物。二是就組成生物的細胞數目來看：細菌全部是由單個細胞構成，為單細胞型生物；真菌既有由單個細胞構成的單細胞型生物（如酵母菌），也有由多個細胞構成的多細胞型生物（如食用菌、霉菌等）。
2．細胞結構：細菌和真菌都具有細胞結構，屬于細胞型生物，在它們的細胞結構中都具有細胞壁、細胞膜、細胞質，但卻存在諸多不同，具體表現在：一是細胞壁的成分不同：細菌細胞壁的主要成分是肽聚糖，而真菌細胞壁的主要成分是幾丁質。二是細胞質中的細胞器組成不同：細菌只有核糖體一種細胞器；而真菌除具有核糖體外，還有內質網、高爾基體、線粒體、中心體等多種細胞器。三是細菌沒有成形的細胞核，只有擬核；真菌具有。四是細菌沒有染色體，其DNA分子單獨存在；真菌細胞核中的DNA與蛋白質結合在一起形成染色體（染色質）。
3．細胞大小：原核細胞一般較小，直徑一般為1μm~10μm；真核細胞較大，直徑一般為10μm~100μm。
4．增殖方式：細菌是原核生物，為單細胞型生物，通過細胞分裂而增殖，具有原核生物增殖的特有方式——二分裂；真菌為真核生物，細胞的增殖主要通過有絲分裂進行，因真菌種類的不同其個體增殖方式主要有出芽生殖（如酵母菌）和孢子生殖（食用菌）等方式。
臨床檢驗
臨床細菌學檢驗在檢驗醫(yī)學中具有特殊的位置，主要表現在它的高風險性（如腦脊液培養(yǎng)結果正確與否直接關系到患者的生死）、高干擾性（如標本采集、運送等過程中的諸多因素都會干擾檢出率和正確率）、高技術性和高嚴謹性（準確表達、報告和解釋結果直接影響治療的成敗）。因此，細菌培養(yǎng)和藥敏試驗等屬于高度復雜的試驗范疇。
由于致病菌的多樣性和變異性，臨床細菌學始終是一門知識更新和發(fā)展較快的學科。為此，從事臨床細菌檢驗的醫(yī)師和技師必須具有較好的業(yè)務素質和敬業(yè)精神，要勤于學習和探索，要有嚴謹求實的作風和對新事物的敏感性，這是高質量完成細菌檢驗任務的首要條件。
細菌檢驗的全面質量管理是一個連續(xù)的質量管理過程，包括從患者準備，申請單書寫，標本采集、標識、保存、運送、處理和檢驗，結果分析和報告，直至醫(yī)師的理解和應用（診治）。為了有效地對這一過程進行全面質量管理，本文從檢驗前、檢驗中和檢驗后三個方面提出相關要求。
檢驗前
（一）檢驗項目的申請
細菌檢驗項目的申請要有針對性和合理性。臨床醫(yī)師應在熟悉人體各部位正常菌群以及常見致病菌的基礎上，結合感染患者的癥狀、體征，科學地提出檢驗申請。對于有感染跡象者（WBC增高，中性粒細胞升高，CRP>20mg/L等），應盡快申請做細菌培養(yǎng)與藥敏試驗，并力爭在使用抗菌藥物之前送檢標本，以便及時獲得致病菌的有關資料和藥敏結果，正確選用抗菌藥。對于低臨床價值的細菌標本，如口腔和腸內容物、直腸周圍膿腫、褥瘡、多毛的膿腫、惡露、嘔吐物、Foley導管尖等，由于易受正常菌群的污染，細菌培養(yǎng)價值較低，一般不做細菌培養(yǎng)；必須申請細菌培養(yǎng)時，其結果應結合臨床分析。由于細菌檢驗的特殊性，細菌檢驗申請單必須提供臨床信息，特別應說明患者是否使用過抗菌藥以及使用過何種抗菌藥，以便于實驗室有的放矢地抵消抗菌藥的作用，提高細菌培養(yǎng)陽性率。
（二）檢驗標本的采集、保存、運送和驗收
1．患者的準備 主要包括兩個方面：一是做好采集部位的清潔和消毒工作，防止正常菌群的污染；二是耐心細致地交待患者，使其主動配合以便采集到有價值的標本。
2．標本采集 標本正確采集十分重要，其目的是千方百計捕捉病原菌并保持其活性，以提高檢出率，同時又要盡可能避免非病原菌的污染和干擾。為此，要根據各種感染性疾病和目標病原菌的不同特點，正確合理地確定采樣部位、時機和次數。要選用恰當的采樣器材并嚴格按規(guī)范操作。一般來講，采樣量多一些有利于病原菌的檢出，但應以不影響患者健康和便于操作為前提，因此采樣量要恰當。
3．標本保存與送檢 盛標本的容器應無菌、不漏和便于密封。要根據目標病原菌的特點決定是否使用保菌液、運送液或增菌液，以及選擇何種保菌液、運送液或增菌液。標本采集后應盡可能立即送檢。如不能及時送檢，要根據目標病原菌的特點確定保存條件（如溫度等），在規(guī)定的時間內送到實驗室。
4．驗收和登記 標本的驗收和登記要有專人負責。驗收的內容主要包括：采樣時間與送檢時間（注意時間間距）以及送檢條件是否符合保存致病菌活力的要求；盛標本容器是否有溢漏和污染；申請單是否填寫完整；標本標識是否與申請單一致和唯一等。對不合格的標本要拒收，并向送檢醫(yī)護人員說明拒收原因，告知正確送檢的要求，囑其重新采集和送檢標本。
以上各項均與細菌檢驗的質量密切相關，檢驗科（細菌室）應與臨床科室通過共同研討，認真制定有關的要求和標準操作程序，并嚴格執(zhí)行。
檢驗中
（一）致病菌分離鑒定
1．標本（細菌）的接種、分離和鑒定
根據標本和檢驗目的的不同接種不同的培養(yǎng)基。對陽性培養(yǎng)要分離純化，然后進行分群和種屬鑒定。整個操作過程要按標準操作程序（SOP）進行，不得隨意更改操作程序，對于疑難菌株，要查閱文獻、組織會診，不能草率作出結論。
2．檢驗過程的記錄和結果報告
檢驗過程中所見現象和發(fā)現的問題，均應如實地記錄，以便于分析實驗結果，作出正確結論和發(fā)出可信的報告，亦可作為今后總結和改進工作的依據。所發(fā)報告內容要登記，以便查詢；如原（初步）報告有誤或不完善，應發(fā)糾正報告。
（二）藥敏試驗質控
藥敏試驗應嚴格按最新發(fā)布的NCCLS所規(guī)定的培養(yǎng)基、操作方法、藥敏紙片和判定標準進行。為了監(jiān)控試驗過程的質量，必須做好藥敏質控。
1．常用的藥敏質控標準菌株
NCCLS從美國菌種收集中心（ATCC）選擇推薦了一些菌株作為質控標準株（見表1）。
細菌[生物]
盡管質控標準株比其他一些菌株藥敏結果是相對穩(wěn)定的，但反復多次的傳代不可避免地會造成菌株的變異。為防止變異，必須將標準株凍干保存。每月從凍干株中復蘇1次，種入大豆胰酶消化肉湯中（厭氧菌可用GAM肉湯等）作為工作株。工作株可存于4℃～8℃，并于每周轉種1次。通常工作株轉種4～5次后即須棄去。在質控中，如發(fā)現工作株結果有疑問，應予以更換。反復傳代亦易使其敏感性變異，特別是銅綠假單胞菌（ATCC 27853），將會丟失對脲基青霉素的敏感性。如無凍干條件時，可將質控株置入：①含10～15%甘油的大豆胰酶消化肉湯，或②脫纖維羊（或兔）血，或③脫脂奶，或④含50%小牛血清的肉湯，存于-20℃以下環(huán)境中（最好－60℃以下），亦可防止變異。
3．藥敏質控方法
質控株應每天隨臨床分離株一道進行藥敏試驗，質控株的藥敏結果如果在質控允許范圍內（參見最新CLSI文件），說明實驗條件符合要求，結果可信；若藥敏結果在質控允許范圍外，則實驗中可能存在差錯。由于質控允許范圍的最大值與最小值是質控株在標準條件下多次重復實驗的95%可信限，故20次連續(xù)質控結果中僅允許1次落在范圍外，但不能偏離質控允許范圍中間值[（最大值+最小值）/2]4個標準差。由于允許范圍恰好包括4個標準差，故落在允許范圍外的抑菌圈直徑一定要在離中間值一個允許范圍（中間值±1個允許范圍）之內。此外，20次或更多次藥敏結果的平均值應接近中間值。如果20次連續(xù)質控結果中≥2次或30次中有≥4次結果超出了允許范圍，則提示實驗過程中存在問題，必須查找原因加以解決。常規(guī)的藥敏質控可按下法進行：連續(xù)測定某藥對質控株的藥敏結果，每天一次，共測20或30天，取得20或30個值。⑴如果20個值中僅有一個值，或30個值中僅有三個以下的值超出允許范圍，則結果基本可信，可改每天質控一次為每周一次。此后，若某周出現一次質控值超出允許范圍，則于當天查找原因（包括用錯紙片和質控株，菌株污染，孵育條件錯誤等），經糾正明顯錯誤后重測，如結果在允許范圍內可繼續(xù)每周一次的質控；如未能找出明顯原因則需采取立即糾正措施：連續(xù)質控五天，每天一次：①若五次結果皆在允許范圍以內，則繼續(xù)每周一次的質控；②五次結果只要有一次失控，則存在系統誤差，需進行增加的糾正措施：查找到原因，然后改每周一次質控為每天一次，完成20（或30）天質控，其間失控次數若在一次（或三次）以內，則再改為每周一次。⑵如果有兩個（或四個）以上的值超過允許范圍，則繼續(xù)做每天一次的質控。⑶每當改變試劑、藥敏紙片和培養(yǎng)基等時，均要重新進行連續(xù)20（或30）天的質控。⑷每次失控均要查找原因，糾正后才能發(fā)出報告。
（三）培養(yǎng)基、試劑和染色的質控
1．培養(yǎng)基的質控
細菌[生物]
培養(yǎng)基的質控主要包括以下四個方面：①無菌試驗，每批培養(yǎng)基在高壓或過濾除菌后均要抽取樣本進行培養(yǎng)，以證實無菌生長。②支持生長試驗，以適宜的菌株接種，經培養(yǎng)應生長良好。③選擇和抑制生長試驗，對選擇性培養(yǎng)基應至少分別選1株可生長、1株被抑制菌進行接種培養(yǎng)，可生長菌應生長良好，被抑制菌應不能生長。④生化反應培養(yǎng)基至少應分別選陽性和陰性反應菌株各1株，以證實應有的反應。常用的質控菌見表2，請正確選用。
2．生化反應試紙和試劑的質控
細菌[生物]
細菌[生物]
（四）儀器設備質量監(jiān)測
實驗室內的各種儀器設備的運行情況，應每天進行監(jiān)測，每一儀器均要有專人按使用說明書要求進行維護保養(yǎng)，儀器上要附有運行記錄卡，每天由維護保養(yǎng)人記錄溫度等指標的變化情況。一旦發(fā)現異常或失控，應立即查找原因并進行維修。
（五）積極參加室間質評
要按規(guī)定參加細菌學的室間質評，對實驗室質控水平進行全面評估，不斷提高檢測水平。
細菌合成
2016年3月28日科學家在實驗室中制造了一個人工細菌基因組，只包括生命所需的最少量基因。這一成果使得為了特定任務——如清除石油——而定制基因組的合成生物體成為可能。這種人工細菌能夠代謝營養(yǎng)物質并自我復制（分裂和增殖）。它只具有473個基因，相比之下，自然界中的細菌往往具有數千個基因。不過，研究團隊目前還不知道該基因組中149個基因的確切功能。
滅菌方法
（1）溫度。細菌對低溫的耐受性較強，大多數細菌在液態(tài)空氣（-190℃）或液態(tài)氧（-252℃）下可保存多年。高溫對細菌有明顯的殺傷作用，大多數無芽胞菌在100℃煮沸時立即死亡，而有芽胞的細菌對高熱有抗力，如炭疽芽胞可耐受煮沸5-15分鐘，濕熱滅菌比干熱效果強，因為濕熱滅菌滲透性大。
（2）干燥。大多數細菌的繁殖體在干燥空氣中很快死亡，有些菌如結核桿菌對干燥耐力強，在干痰中保存數月后仍有傳染性，干燥不能作為有效的滅菌手段，只能用于保存食物，但細菌在濕度<15%、真菌在濕度<5%時，均不利其生長，因此干燥的食物可保藏相當一段時間而不壞。
（3）射線。紫外線對細菌的作用包括誘發(fā)突變及致死，紫外線的波長260nm時作用最強。主要作用于細菌的DNA，但紫外線的穿透力很弱，一薄層蓋玻片就能吸收大部分紫外線，紫外線適量照射可以殺死細菌，但在照射后3小時再用可見光照射，則部分細菌又能恢復其活力，這種現象稱為光復活作用。可見光殺菌作用雖不大，但在通過某些染料時，染料放出的熒光具有與紫外線同樣的作用，可殺死細菌，稱為光感作用。其原理尚不太清楚。
研究成果
據美國《科學》雜志官網報道，由美國勞倫斯伯克利國家實驗室等機構組成的研究小組在2022年6月24日發(fā)行的《科學》雜志上發(fā)表文章稱，發(fā)現了最大長度可達2厘米的巨大細菌。通常細菌的長度只有1/500毫米左右，這一發(fā)現“顛覆了傳統的細菌概念”。
參考資料
[1]
科學家人工合成最小細菌:基因合成生物體成可能 · 新浪科技[引用日期2016-03-29]
[2]
美國科學家發(fā)現2厘米長巨大細菌 顛覆傳統概念 · 中新網[引用日期2022-06-24]
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尚可名片
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作者
