细菌（生物的主要类群之一）
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更新时间：2023-05-19
细菌
本词条是多义词，共3个义项
生物的主要类群之一
细菌简介
细菌的个体非常小，目前已知最小的细菌只有0.2微米长，因此大多只能在显微镜下被看到。细菌一般是单细胞，细胞结构简单，缺乏细胞核、细胞骨架以及膜状胞器，例如线粒体和叶绿体。基于这些特征，细菌属于原核生物（Prokaryote）。原核生物中还有另一类生物称作古细菌（Archaea），是科学家依据演化关系而另辟的类别。为了区别，本类生物也被称为真细菌（Eubacteria）。
细菌广泛分布于土壤和水中，或者与其他生物共生。人体身上也带有相当多的细菌。据估计，人体内及表皮上的细菌细胞总数约是人体细胞总数的十倍。此外，也有部分种类分布在极端的环境中，例如温泉，甚至是放射性废弃物中，它们被归类为嗜极生物，其中最著名的种类之一是海栖热袍菌（Thermotoga maritima），科学家是在意大利的一座海底火山中发现这种细菌的。然而，细菌的种类是如此之多，科学家研究过并命名的种类只占其中的小部分。细菌域下所有门中，只有约一半是能在实验室培养的种类。
细菌的营养方式有自养及异养，其中异养的腐生细菌是生态系中重要的分解者，使碳循环能顺利进行。部分细菌会进行固氮作用，使氮元素得以转换为生物能利用的形式。细菌也对人类活动有很大的影响。一方面，细菌是许多疾病的病原体，包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由细菌所引发。然而，人类也时常利用细菌，例如乳酪及酸奶的制作、部分抗生素的制造及废水的处理等，都与细菌有关。在生物科技领域中，细菌也有着广泛的运用。
细菌是一种单细胞生物体，生物学家把这种生物归入“裂殖菌类”。细菌细胞的细胞壁非常像普通植物细胞的细胞壁，但没有叶绿素。因此，细菌往往与其他缺乏叶绿素的植物结成团块，并被看作“真菌”。细菌因为特别小而区别于其他植物细胞。实际上，细菌也包括存在着的最小的细胞。此外，细菌没有明显的核，而具有分散在整个细胞内的核物质。因此，细菌有时与被称为“蓝绿藻”的简单植物细胞结成团块，蓝绿藻也有分散的核物质，但它还有叶绿素。人们越来越普遍地把细菌和其他大一些的单细胞生物归在一起，形成既不属于植物界也不属于动物界的一类生物，它们组成生命的第三界——“原生物界”。有些细菌是“病原的”细菌，其含义是致病的细菌。然而，大多数类型的细菌不是致病的，而的确常常是非常有用的。例如，土壤的肥沃在很大程度上取决于住在土壤中的细菌的活性。“微生物”，恰当地说，是指任何一种形式的微观生命。“菌株”一词用得更加普遍，因为它指的是任何一点小的生命，甚至是一个稍大一点的生物的一部分。例如，包含着实际生命组成部分的一个种子的那个部分就是胚芽，因此我们说“小麦胚芽”。此外，卵细胞和精子（载着最终将发育成一个完整生物的极小生命火花）都称为“生殖细胞”。然而，在一般情况下，微生物和菌株都用来作为细菌的同义词；而且确实尤其适用于致病的细菌。
发现细菌最早是被荷兰人列文虎克（Antonie van Leeuwemhoek，1632-1723）在一位从未刷过牙的老人牙垢上发现的，但那时的人们认为细菌是自然产生的。直到后来，巴斯德用鹅颈瓶实验指出，细菌是由空气中已有细菌产生的，而不是自行产生，并发明了“巴氏消毒法”，被后人誉为“微生物之父”。
细菌这个名词最初由德国科学家埃伦伯格（Christian Gottfried Ehrenberg，1795-1876）在1828年提出，用来指代某种细菌。这个词来源于希腊语βακτηριον，意为“小棍子”。
1878年，法国外科医生塞迪悦（Charles Emmanuel Sedillot，1804-1883）提出“微生物”来描述细菌细胞或者更普遍的用来指微小生物体。
细菌的形态
一、基本形态与大小
（1）球菌：
球菌是外形呈圆球形或椭圆形的细菌，直径0.5～1微米，有以下几种类型：①单球菌：单独存在，如尿素小球菌；②双球菌：如肺炎双球菌；③链球菌：如乳酸链球菌；④四联球菌：形成的4个细胞排列在一起，成田字，如四联球菌；⑤八叠球菌：如尿素生孢八叠球菌；⑥葡萄球菌：如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)。
（2）杆菌：
外形为杆状的细菌称杆菌，常有长宽接近的短杆或球杆状菌，如甲烷短杆菌属(Methano—brevibacter)；长宽相差较大的棒杆状或长杆状菌，如枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、梭状杆菌(Bacterium fusiformis)；分枝状或叉状菌，如双歧杆菌属(Bifidobacterium)；竹节状(两端平截)，如炭疽芽孢杆菌(Bacillusanthracis)等。
（3）螺旋状：
螺旋状的细菌称螺旋菌，一般长5～50微米，宽0.5～5微米，根据菌体的弯曲可分为：①弧菌(Vibrio)：螺旋不足一环者呈香蕉状或逗点状，如霍乱弧菌(Vibrio cholerae)；②螺菌(Spirillum)：满2～6环的小型、坚硬的螺旋状细菌，如小螺菌(Spirillum minor)；③螺旋体(Spirochaeta)：旋转周数多(通常超过6环)、体长而柔软的螺旋状细菌，如梅毒螺旋体（Treponema Pallidum）。
二、细菌的结构
细菌的结构分为基本结构和特殊结构。基本结构是各种细菌都具有的结构，包括细菌的细胞壁、细胞膜、细胞质、核质。某些细菌特有的结构称为特殊结构，包括细菌的荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞。
细胞壁
细胞壁厚度因细菌不同而异，一般为15-30nm。主要成分是肽聚糖，由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸构成双糖单元，以β-1,4糖苷键连接成大分子。N-乙酰胞壁酸分子上有四肽侧链，相邻聚糖纤维之间的短肽通过肽桥（革兰阳性菌）或肽键（革兰阴性菌）桥接起来，形成了肽聚糖片层，像胶合板一样，粘合成多层。
肽聚糖中的多糖链在各物种中都一样，而横向短肽链却有种间差异。革兰阳性菌细胞壁厚约20～80nm，有15-50层肽聚糖片层，每层厚1nm，含20-40%的磷壁酸（teichoic acid），有的还具有少量蛋白质。革兰阴性菌细胞壁厚约10nm，仅2-3层肽聚糖，其他成分较为复杂，由外向内依次为脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。此外，外膜与细胞之间还有间隙。
细菌细胞壁的功能包括：①保持细胞外形，提高机械强度；②抑制机械和渗透损伤（革兰阳性菌的细胞壁能耐受20kg/cm 的压力）；③介导细胞间相互作用（侵入宿主）④；防止大分子入侵；⑤协助细胞运动和生长，分裂和鞭毛运动；⑥赋予细菌特定的抗原性以对抗生素和噬菌体的敏感性。
其中还有一些缺壁细菌，分为四类：①L型细菌，是指某些在实验室或宿主体内，通过自发突变，形成细胞壁缺陷的变异菌株；②原生质体，是指在人为条件下（用溶菌酶或青霉素）处理革兰阳性细菌，获得的无壁细胞；③球状体，是指在人为条件下，处理革兰阴性菌，获得的残留部分细胞壁的细胞；④支原体，是指在进化过程中获得的无壁的原核微生物。
细胞膜
是典型的单位膜结构，厚约8~10nm，外侧紧贴细胞壁，某些革兰阴性菌还具有细胞外膜。通常不形成内膜系统，除核糖体外，没有其它类似真核细胞的细胞器，呼吸和光合作用的电子传递链位于细胞膜上。某些进行光合作用的原核生物（蓝细菌和紫细菌），质膜内褶形成结合有色素的内膜，与捕光反应有关。某些革兰阳性细菌质膜内褶形成小管状结构，称为中膜体（mesosome）或间体，中膜体扩大了细胞膜的表面积，提高了代谢效率，有拟线粒体（Chondroid）之称，此外还可能与DNA的复制有关。
细胞质与核质体
细菌和其它原核生物一样，只有拟核，没有核膜，DNA集中在细胞质中的低电子密度区，称核区或核质体（nuclear body）。细菌一般具有1-4个核质体，多的可达20余个。核质体是环状的双链DNA分子，所含的遗传信息量可编码2000～3000种蛋白质，空间构建十分精简，没有内含子。由于没有核膜，因此DNA的复制、RNA的转录与蛋白质的合成可同时进行，而不像真核细胞的这些生化反应在时间和空间上是严格分隔开来的。
每个细菌细胞约含5000～50000个核糖体，部分附着在细胞膜内侧，大部分游离于细胞质中。细菌核糖体的沉降系数为70S，由大亚单位（50S）与小亚单位（30S）组成，大亚单位含有23SrRNA，5SrRNA与30多种蛋白质，小亚单位含有16SrRNA与20多种蛋白质。30S的小亚单位对四环素与链霉素很敏感，50S的大亚单位对红霉素与氯霉素很敏感。
细菌核区DNA以外的，可进行自主复制的遗传因子，称为质粒（plasmid）。质粒是裸露的环状双链DNA分子，所含遗传信息量为2~200个基因，能进行自我复制，有时能整合到核DNA中去。质粒DNA在遗传工程研究中很重要，常用作基因重组与基因转移的载体。
胞质颗粒是细胞质中的颗粒，起暂时贮存营养物质的作用，包括多糖、脂类、多磷酸盐等。
荚膜
许多细菌的最外表还覆盖着一层多糖类物质，边界明显的称为荚膜（capsule），如肺炎球菌，边界不明显的称为粘液层（slime layer），如葡萄球菌。荚膜对细菌的生存具有重要意义，细菌不仅可利用荚膜抵御不良环境；保护自身不受白细胞吞噬；而且能有选择地粘附到特定细胞的表面上，表现出对靶细胞的专一攻击能力。例如，伤寒沙门杆菌能专一性地侵犯肠道淋巴组织。细菌荚膜的纤丝还能把细菌分泌的消化酶贮存起来，以备攻击靶细胞之用。
另外在细菌入侵免疫系统时，荚膜可以防止免疫系统识别细菌，从而存活下来。
鞭毛
菌毛
菌毛是在某些细菌表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，须用电镜观察。特点是：细、短、直、硬、多，菌毛与细菌运动无关，根据形态、结构和功能，可分为普通菌毛和性菌毛两类。前者与细菌吸附和侵染宿主有关，后者为中空管子，与传递遗传物质有关。
有些细菌在生长发育的后期，个体缩小，细胞壁增厚，形成芽孢。芽孢是细菌的休眠体，对不良环境有较强的抵抗能力。小而轻的芽孢还可以随风四处飘散，落在适当环境中，又能萌发成为细菌。细菌快速繁殖和形成芽孢的特性，使它们几乎无处不在。
2．内膜（inner membrane）：由原来繁殖型细菌的细胞膜形成，包围芽孢原生质。还有细模质。
3．芽孢壁（spore wall）：由繁殖型细菌的肽聚糖组成，包围内膜。发芽后成为细菌的细胞壁。
4．皮质（cortex）：是芽孢包膜中最厚的一层，由肽聚糖组成，但结构不同于细胞壁的肽聚糖，交联少，多糖支架中为胞壁酐而不是胞壁酸，四肽侧链由L-Ala组成。
5．外膜（outer membrane）：也是由细菌细胞膜形成的。
7．外壁（exosporium）：芽孢外衣，是芽孢的最外层，由脂蛋白及碳水化合物(糖类)组成，结构疏松。
细菌的繁殖
细菌是非常微小而又原始的生物，所以它们的繁殖方式及在培养基上的生长情况与高等动植物细胞有较大的差异。
一、细菌的繁殖方式
细菌主要以无性二分裂方式繁殖(裂殖)，即细菌生长到一定时期，在细胞中间逐渐形成横隔，由一个母细胞分裂为两个大小相等的子细胞。细胞分裂是连续的过程，分裂中的两个子细胞形成的同时，在子细胞的中间又形成横隔，开始细菌的第二次分裂。有些细菌分裂后的子细胞分开，形成单个的菌体，有的则不分开，形成一定的排列方式，如链球菌、链杆菌等。
采用电子显微镜研究细菌的分裂过程表明：细菌细胞分裂大致可经过核物质与细胞质分裂、横隔壁形成和子细胞分离等过程。细菌细胞分裂时，核质DNA与中介体或细胞膜相连，首先DNA复制并向细胞两端移动，与此同时，细菌细胞膜向内凹陷并形成一垂直于细胞长轴的细胞质隔膜，使细胞质和核质均匀分配到两个子细胞中。其次细胞形成横隔壁，在细胞膜不断内陷，形成子细胞各自的细胞质膜同时，母细胞的细胞壁也从四周向中心逐渐延伸。最后，逐渐形成子细胞各自完整的细胞壁。接着，子细胞分裂，形成两个大小基本相等的子细胞。
细菌繁殖速度快，一般细菌约20～30min便分裂一次，即为一代。接种子肉汤培养中的细菌在适宜的温度下迅速生长繁殖，肉汤很快即可变浑浊，表明有细菌的大量生长，有些细菌，如结核分枝杆菌的繁殖速度较慢，需要15-18小时才能繁殖一代。
二、细菌的菌落特征
当细菌划线接种到固体平板培养基上后，在适宜的培养条件下。细菌便迅速生长繁殖。由于细菌细胞受固体培养基表面或深层的限制，故不能像在液体培养基中那样自由扩散，因此繁殖的菌体常聚集在一起，形成了肉眼可见的细菌集落，通常称之为菌落(colony)。由于平板划线的分散作用，单个菌落来源于细菌的一个细胞，生长一定时间后便肉眼可见，挑选一个菌落移种到另一固体斜面培养基上，即可获得细菌的纯培养。
菌落特征决定于组成菌落的细胞结构与生长行为，如细菌的荚膜，它的存在与否和菌落形态等有直接关系。肺炎链球菌因具有荚膜就形成光滑型菌落，其表面光滑黏稠，不具荚膜的菌株形成的菌落为粗糙型，菌落表面干燥、有皱折，表明菌落特征和细菌细胞的结构密切相关。
菌落的形状和大小不仅决定于菌落中细胞的特性，而且也受到周围菌落的影响，菌落靠得太近，由于营养物质有限，有害代谢物的分泌和积累，因而生长受到抑制。所以在平板分离菌种时，常可看到平板上互相靠近的菌落都较小，而那些分散开的菌落均较大。，即使在同一菌落中，由于各个细菌细胞所处的空间位置不同，在营养物的摄取及空气供应等方面亦都不一样，所以在生理上、形态上亦或多或少会有所差异。
在平板培养基上形成的菌落往往有三种情况，即表面菌落、深层菌落和底层菌落，上面所介绍的菌落特征都是指表面菌落。某些细菌在明胶培养基中生长繁殖时，能产生明胶酶水解明胶。如果将这些菌种穿刺接种在盛有明胶培养基的试管中，则由于明胶被水解形成不同形状的溶解区，由于一定的细菌形成一定形状的溶解区，所以是细菌分类的项目之一。
基因重组
1．转化。受菌直接摄取供菌的游离DNA片断，并将它整合到自己的基因组中，而获得供菌部分遗传性状的现象。
2．转导。以噬菌体为媒介，供菌中的DNA片段被带至受菌中，使后者获得部分遗传性状。
4．接合。供菌与受菌通过直接接触或性菌毛介导，供菌的大段DNA（包括质粒）进入受菌，而与后者发生基因重组的现象。
致病性：
细菌对寄主的侵犯，包括细菌吸附于体表，侵入组织或细胞，生长繁殖，产生毒素，乃至扩散蔓延以及抗拒寄主的一系列防御机能，造成机体损伤。
吸附：细菌能以它表面的特殊成分和结构附着于寄主体表或各器官的上皮粘膜，如大肠杆菌的某些菌株借其表面抗原（K88）吸附于肠上皮，淋球菌借其表面丝状突出物吸附于尿道上皮，化脓性链球菌借其表面特异性M蛋白吸附于咽部粘膜等。
侵入机体：分三种不同现象：
在体内繁殖：细菌在体内繁殖，要求适合它生长的营养条件和抵抗寄主的能力，如变形杆菌，由于具有尿素酶，能利用尿素生长，并产生氨损伤组织，所以比其他细菌引起更为严重的肾盂肾炎。又如布氏杆菌能在胎型绒毛膜和羊水中大量生长，造成流产，因为胚胎组织中有丰富的赤癣醇是布氏杆菌生长的刺激素。
扩散：某些细菌能产生可溶性物质，分解结缔组织基质中的透明质酸，造成皮下扩散，如化脓性链球菌。另外有些细菌如布氏杆菌、鼠疫杆菌，在淋巴结内不被清除，反而能生长繁殖，通过淋巴液扩散至体内其他部位。在机体抵抗力差时，局部感染的细菌可侵入血循环造成菌血症。
毒素：有外毒素和内毒素两类，肉毒杆菌的毒素和葡萄球菌的肠毒素即是外毒素（在体外产生）。还有在传染病中起主要作用或起部分致病作用的如白喉、破伤风的毒素以及链球菌的红斑毒素等。引起肠道感染的细菌，可产生一些毒素激活腺苷酸环化酶使cAMP增加，肠道分泌增多而致腹泻。内毒素是和革兰氏阴性细菌细胞壁相关的磷脂多糖蛋白质，大分子复合物，脂多糖是其主要成分，内毒素可以引起微循环灌注不足，休克、弥漫性毛细血管内凝血和施瓦茨曼氏反应（局部皮肤反应）等。
代谢
细菌具有许多不同的代谢方式。一些细菌只需要二氧化碳作为它们的碳源，被称作自养生物。那些通过光合作用从光中获取能量的，称为光合自养生物。那些依靠氧化化合物中获取能量的，称为化能自养生物。另外一些细菌依靠有机物形式的碳作为碳源，称为异养生物。
正常生长所需要的营养物质包括氮，硫，磷，维生素和金属元素，例如钠，钾，钙，镁，铁，锌和钴。
根据它们对氧气的反应，大部分细菌可以被分为以下三类：一些只能在氧气存在的情况下生长，称为需氧菌；另一些只能在没有氧气存在的情况下生长，称为厌氧菌；还有一些无论有氧无氧都能生长，称为兼性厌氧菌。细菌也能在人类认为是极端的环境中旺盛得生长，这类生物被称为极端微生物。一些细菌存在于温泉中，被称为嗜热细菌；另一些居住在高盐湖中，称为喜盐微生物；还有一些存在于酸性或碱性环境中，被称为嗜酸细菌和嗜碱细菌；另有一些存在于阿尔卑斯山冰川中，被称为嗜冷细菌。
运动
运动型细菌可以被特定刺激吸引或驱逐，这个行为称作趋性，例如，趋化性，趋光性，趋机械性。在一种特殊的细菌，粘细菌中，个体细菌互相吸引，聚集成团，形成子实体。
细菌的种类
细菌
细菌（Bacteria）是生物的主要类群之一，属于细菌域。细菌是所有生物中数量最多的一类，据估计，其总数约有5×10^30个。细菌的个体非常小，目前已知最小的细菌只有0.2微米长，因此大多只能在显微镜下看到它们。细菌一般是单细胞，细胞结构简单，缺乏细胞核、细胞骨架以及膜状胞器，例如线粒体和叶绿体。基于这些特征，细菌属于原核生物（Prokaryota）。原核生物中还有另一类生物称作古细菌（Archaea），是科学家依据演化关系而另辟的类别。为了区别，本类生物也被称做真细菌（Eubacteria）。
根据形态分类
细菌具有不同的形状。大部分细菌根据形状分为三类：杆菌是棒状；球菌是球形（例如链球菌或葡萄球菌）；螺旋菌是螺旋形，包括弧菌、螺旋菌和螺旋体。
细菌的结构十分简单，原核生物，没有成形的细胞核，没有膜结构的细胞器例如线粒体和叶绿体，但是有细胞壁，有的细菌还有鞭毛和荚膜，根据细胞壁的组成成分，细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。“革兰氏”来源于丹麦细菌学家革兰（Hans Christian Gram），他发明了革兰氏染色。
细菌
细菌的分类的变化根本上反应了发展史思想的变化，许多种类甚至经常改变或改名。随着基因测序，基因组学，生物信息学和计算生物学的发展，细菌学被放到了一个合适的位置。最初除了蓝细菌外（它完全没有被归为细菌，而是归为蓝绿藻），其他细菌被认为是一类真菌。随着它们的特殊的原核细胞结构被发现，这明显不同于其他生物（它们都是真核生物），导致细菌归为一个单独的种类，在不同时期被称为原核生物，细菌，原核生物界。一般认为真核生物来源于原核生物。
通过研究rRNA序列，美国微生物学家伍兹（Carl Woese）于1976年提出，原核生物包含两个大的类群。他将其称为真细菌（Eubacteria）和古细菌（Archaebacteria），后来被改名为细菌（Bacteria）和古菌（Archaea）。伍兹指出，这两类细菌与真核细胞是由一个原始的生物分别起源的不同的种类。研究者已经抛弃了这个模型，但是三域系统获得了普遍的认同。这样，细菌就可以被分为几个界，而在其他体系中被认为是一个界。它们通常被认为是一个单源的群体，但是这种方法仍有争议。
根据类别分类
门：
产水菌门Aquificae
热袍菌门Therm
热脱硫杆菌门Thermodesulfobacteria
异常球菌-栖热菌门Deinococcus-Tmus
产金菌门Chrysiogenetes
绿弯菌门Chloroflexi
热微菌门Thermomicrobia
硝化螺旋菌门Nitrospirae
脱铁杆菌门Deferribacteres
蓝藻门Cyanobacteria
绿菌门Chlorobi
变形菌门Proteobacteria
厚壁菌门Firmicutes
放线菌门Actinobacteria
浮霉菌门Planctomycetes
衣原体门Chlamydiae
螺旋体门Spirochaetes
纤维杆菌门Fibrobacteres
酸杆菌门Acidobacteria
拟杆菌门Bacteroidetes
黄杆菌门Flteria
鞘脂杆菌门Sphingobacteria
梭杆菌门Fusobacria
疣微菌门Verrucomicrob
网团菌门Dictyoglomi
芽单胞菌门Gemm
用途与危害
细菌对环境，人类和动物既有用处又有危害。一些细菌成为病原体，导致了破伤风、伤寒、肺炎、梅毒、霍乱和肺结核。在植物中，细菌导致叶斑病、火疫病和萎蔫。感染方式包括接触、空气传播、食物、水和带菌微生物。病原体可以用抗菌素处理，抗菌素分为杀菌型和抑菌型。
细菌通常与酵母菌及其他种类的真菌一起用于酦酵食物，例如在醋的传统制造过程中，就是利用空气中的醋酸菌（Acetobacter）使酒转变成醋。其他利用细菌制造的食品还有奶酪、泡菜、酱油、醋、酒、优格等。细菌也能够分泌多种抗生素，例如链霉素即是由链霉菌（Steptomyces）所分泌的。
细菌也对人类活动有很大的影响。例如奶酪及优格的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等，都与细菌有关。在生物科技领域中，细菌也有着广泛的运用。
细菌发电
生物学家预言，21世纪将是细菌发电造福人类的时代。说起细菌发电，可以追溯到1910年，英国植物学家利用铂作为电极放进大肠杆菌的培养液里，成功地制造出世界上第一个细菌电池。1984年，美国科学家设计出一种太空飞船使用的细菌电池，其电极的活性物质是宇航员的尿液和活细菌。不过，那时的细菌电池放电效率较低。到了20世纪80年代末，细菌发电才有了重大突破，英国化学家让细菌在电池组里分解分子，以释放电子向阳极运动产生电能。其方法是，在糖液中添加某些诸如染料之类的芳香族化合物作为稀释液，来提高生物系统输送电子的能力。在细菌发电期间，还要往电池里不断地充气，用以搅拌细菌培养液和氧化物质的混合物。据计算，利用这种细菌电池，每100克糖可获得1352930库仑的电能，其效率可达40%，远远高于使用的电池的效率，而且还有10%的潜力可挖掘。只要不断地往电池里添入糖就可获得2安培电流，且能持续数月之久。
利用细菌发电原理，还可以建立细菌发电站。在10米见方的立方体盛器里充满细菌培养液，就可建立一个1000千瓦的细菌发电站，每小时的耗糖量为200千克，发电成本是高了一些，但这是一种不会污染环境的"绿色"电站，更何况技术发展后，完全可以用诸如锯末、秸秆、落叶等废弃的有机物的水解物来代替糖液，因此，细菌发电的前景十分诱人。
各发达国家如八仙过海，各显神通：美国设计出一种综合细菌电池，是由电池里的单细胞藻类首先利用太阳光将二氧化碳和水转化为糖，然后再让细菌利用这些糖来发电；日本将两种细菌放入电池的特制糖浆中，让一种细菌吞食糖浆产生醋酸和有机酸，而让另一种细菌将这些酸类转化成氢气，由氢气进入磷酸燃料电池发电；英国则发明出一种以甲醇为电池液，以醇脱氢酶铂金为电极的细菌电池。
而且，各种不同的细菌电池相继问世。例如有一种综合细菌电池，先由电池里的单细胞藻类利用日光将二氧化碳和水转化成糖，然后再让细菌利用这些糖来发电。还有一种细菌电池则是将两种细菌放入电池的特制糖浆中，让一种细菌吞食糖浆产生醋酸和有机酸，再让另一种细菌将这些酸类转化成氢气，利用氢气进入磷酸燃料电池发电。
细菌益肠胃
身体大肠内的细菌靠分解小肠内部的废弃物生活。这些东西由于不可消化，人体系统拒绝处理它们。这些细菌自己装备有一系列的酶和新陈代谢的通道。这样，它们能够继续把遗留的有机化合物进行分解。它们中的大多数的工作都是分解植物中的碳水化合物。大肠内部大部分的细菌是厌氧性的细菌，意思就是它们在没有氧气的状态下生活。它们不是呼出和呼入氧气，而是通过把大分子的碳水化合物分解成为小的脂肪酸分子和二氧化碳来获得能量。这一过程称为“发酵”。
一些脂肪酸通过大肠的肠壁被重新吸收，这会给我们提供额外的能源。剩余的脂肪酸帮助细菌迅速生长。其速度之快可以使它们在每20分钟内繁殖一次。因为它们合成的一些维生素B和维生素K比它们需要的多，所以它们非常慷慨地把多余的维生素供应给它们这个群体中其他的生物，也提供给你——它们的宿主。尽管你不能自己生产这些维生素，但你可以依靠这些对你非常友好的细菌来源源不断供应给你。
科学家们刚刚开始明白这一集体中不同的细菌之间的复杂关系，以及它们同人这个宿主之间的相互作用。这是一个动态的系统，随着宿主在饮食结构和年龄上的变化，这一系统也做出相应的调整。你一出生就开始在体内汇集你所选择的细菌的种类。当你的饮食结构从母乳变为牛奶，又变成不同的固体食物时，你的体内又会有新的细菌来占据主导地位了。
积聚在大肠壁上的细菌是经历过艰难旅程后的幸存者。从口腔开始经过小肠，他们受到消化酶和强酸的袭击。那些在完成旅行后而安然无恙的细菌在到达时会遇到更多的障碍。要想生长，它们必须同已经住在那里的细菌争夺空间和营养。幸运的是，这些“友好的”细菌能够非常熟练地把自己粘贴到大肠壁上任何可利用的地方。这些友好的细菌中的一些可以产生酸和被称为“细菌素”的抗菌化合物。这些细菌素可以帮助抵御那些令人讨厌的细菌的侵袭。
那些友好的细菌能够控制更危险的细菌的数量，增加人们对“前生命期”食物的兴趣。这种食物含有培养菌，酸奶就是其中的一种。在你喝下一瓶酸奶的时候，检查一下标签，看一看哪种细菌将会成为你体内的下一批客人。这就是益生菌。
识别身份
美国科罗拉多大学的科学家开展了一项研究，他们分别从三个人的指尖与他们个人电脑的键盘和鼠标上采集细菌样本，然后又从数量众多的，他们未接触过的键盘、鼠标上采集细菌样本。经过对这些样本的DNA比较，科学家们发现，在三人未接触过的电脑部件上找不到存活于三人双手上的细菌。科学家还发现，在室温条件下，手上的细菌离开人体还可以存活两周左右。另外，细菌繁殖力非常强大，即使我们用杀菌力超强的香皂洗手，它们也能在几小时内“死灰复燃”。
细菌带有磁性
发现
1975年，布莱克摩尔博士在实验中发现了一个怪现象，当他在显微镜下观察含有微生物的水滴时，发现有些细菌很快地向显微镜靠北的一边移动。布莱克摩尔博士以为实验靠北面的窗子射入了更多的光线，诱使这些小东西朝北游动。于是，他换了一个位置，观测到的现象却与先前一样。他又试验了其他几种有可能影响细菌游动方向的因素，细菌并不受这些因素的影响仍旧向北游动。
培养的方法
常用的细菌培养基
马铃薯
取新鲜牛心（除去脂肪和血管）250克，用刀细细剁成肉末后，加入500毫升蒸馏水和5克蛋白胨。在烧杯上做好记号，煮沸，转用文火炖2小时。过滤，滤出的肉末干燥处理，滤液pH值调到7.5左右。每支试管内加入10毫升肉汤和少量碎末状的干牛心，灭菌，备用。
分布
细菌是非常古老的生物，大约出现于37亿年前。
真核生物细胞中的两种细胞器：线粒体和叶绿体，通常被认为是来源于内共生细菌。
微生物大量分布于有食物，潮湿，合适的温度，适于它们繁殖和生长的地方。细菌可以被气流从一个地方带到另一个地方。人体是大量细菌的栖息地；可以在皮肤表面、肠道、口腔、鼻子和其他身体部位找到。它们存在于人类呼吸的空气中，喝的水中，吃的食物中。
细菌广泛分布于土壤和水中，或者与其他生物共生。
归类为嗜极生物其中最著名的种类之一是海栖热袍菌（Thermotogamaritima），只有约一半包含能在实验室培养的种类。细菌的营养方式有自营及异营。
相关资料
书籍
《GERMS!GERMS!GERMS!》（《细菌！细菌！细菌！》）的故事书。[美]bobbi katz（鲍比·卡兹）
《瘟疫的力量 ——人类与微生物的殊死斗争》[德]克劳迪娅·艾伯哈特-麦兹格 雷拉德·瑞斯 合著
细菌与生物链
区别
与病毒的区别
细菌和病毒同属于微生物，只有在显微镜下才能看到。但两者是截然不同的东西。
细菌和病毒均属于微生物。在一定的环境条件下，细菌和病毒都可以在人体中增殖，并可能导致疾病发生。细菌较大，用普通光学显微镜就可看到，它们的生长条件也不高。病毒则比较小，一般要用放大倍数超过万倍的电子显微镜才能看到。病毒没有自己的生长代谢系统，它的生存靠寄生在宿主(如人)和细胞中依赖他人的代谢系统。也是因为如此，目前抗病毒的特殊药物不多。有一点值得指出的是，在人们身体的许多部位都有细菌的增殖。医学上称之为正常茵群，它们与我们和平相处，互惠互利。而在任何情况下从机体中发现病毒都非正常状况。因为只有侵入我们的活组织细胞中这些病毒才能存活。
病毒与细菌不同之处是，病毒没有细胞结构，可以说是最低等的生物，但是它的能耐可不小，人类的疾病从小的感冒到大的癌症都和它有关系。细菌是由单细胞或多细胞组成的简单生物，和植物一样，有细胞壁，而人的细胞是没有细胞壁的，这就是很多抗生素杀菌的原理。比如破坏它的细胞壁或者阻止合成细胞壁，细菌就死掉了，而人没有这个结构，所以对人无影响。
病毒：构造很简单，外面是一层蛋白质，称为病毒外壳。蛋白质外壳内部包裹着病毒的遗传物质，可以是DNA，也可以是RNA。病毒自己不能完成新陈代谢，也不能完成繁殖，需要寄生在其它细胞内完成。病毒和细菌的绝大部分是对人类没有害的，有害的只是很小的一部分。
与真菌的区别
细菌和真菌的名称中均有一个“菌”字，同属微生物，但两者在生物类型、结构、大小、增殖方式和名称上却有着诸多不同。比较如下：
1．生物类型：一是就有无成形的细胞核来看：细菌没有核膜包围形成的细胞核，属于原核生物；真菌有核膜包围形成的细胞核，属于真核生物。二是就组成生物的细胞数目来看：细菌全部是由单个细胞构成，为单细胞型生物；真菌既有由单个细胞构成的单细胞型生物（如酵母菌），也有由多个细胞构成的多细胞型生物（如食用菌、霉菌等）。
2．细胞结构：细菌和真菌都具有细胞结构，属于细胞型生物，在它们的细胞结构中都具有细胞壁、细胞膜、细胞质，但却存在诸多不同，具体表现在：一是细胞壁的成分不同：细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，而真菌细胞壁的主要成分是几丁质。二是细胞质中的细胞器组成不同：细菌只有核糖体一种细胞器；而真菌除具有核糖体外，还有内质网、高尔基体、线粒体、中心体等多种细胞器。三是细菌没有成形的细胞核，只有拟核；真菌具有。四是细菌没有染色体，其DNA分子单独存在；真菌细胞核中的DNA与蛋白质结合在一起形成染色体（染色质）。
3．细胞大小：原核细胞一般较小，直径一般为1μm~10μm；真核细胞较大，直径一般为10μm~100μm。
4．增殖方式：细菌是原核生物，为单细胞型生物，通过细胞分裂而增殖，具有原核生物增殖的特有方式——二分裂；真菌为真核生物，细胞的增殖主要通过有丝分裂进行，因真菌种类的不同其个体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。
临床检验
临床细菌学检验在检验医学中具有特殊的位置，主要表现在它的高风险性（如脑脊液培养结果正确与否直接关系到患者的生死）、高干扰性（如标本采集、运送等过程中的诸多因素都会干扰检出率和正确率）、高技术性和高严谨性（准确表达、报告和解释结果直接影响治疗的成败）。因此，细菌培养和药敏试验等属于高度复杂的试验范畴。
由于致病菌的多样性和变异性，临床细菌学始终是一门知识更新和发展较快的学科。为此，从事临床细菌检验的医师和技师必须具有较好的业务素质和敬业精神，要勤于学习和探索，要有严谨求实的作风和对新事物的敏感性，这是高质量完成细菌检验任务的首要条件。
细菌检验的全面质量管理是一个连续的质量管理过程，包括从患者准备，申请单书写，标本采集、标识、保存、运送、处理和检验，结果分析和报告，直至医师的理解和应用（诊治）。为了有效地对这一过程进行全面质量管理，本文从检验前、检验中和检验后三个方面提出相关要求。
检验前
（一）检验项目的申请
细菌检验项目的申请要有针对性和合理性。临床医师应在熟悉人体各部位正常菌群以及常见致病菌的基础上，结合感染患者的症状、体征，科学地提出检验申请。对于有感染迹象者（WBC增高，中性粒细胞升高，CRP>20mg/L等），应尽快申请做细菌培养与药敏试验，并力争在使用抗菌药物之前送检标本，以便及时获得致病菌的有关资料和药敏结果，正确选用抗菌药。对于低临床价值的细菌标本，如口腔和肠内容物、直肠周围脓肿、褥疮、多毛的脓肿、恶露、呕吐物、Foley导管尖等，由于易受正常菌群的污染，细菌培养价值较低，一般不做细菌培养；必须申请细菌培养时，其结果应结合临床分析。由于细菌检验的特殊性，细菌检验申请单必须提供临床信息，特别应说明患者是否使用过抗菌药以及使用过何种抗菌药，以便于实验室有的放矢地抵消抗菌药的作用，提高细菌培养阳性率。
（二）检验标本的采集、保存、运送和验收
1．患者的准备 主要包括两个方面：一是做好采集部位的清洁和消毒工作，防止正常菌群的污染；二是耐心细致地交待患者，使其主动配合以便采集到有价值的标本。
2．标本采集 标本正确采集十分重要，其目的是千方百计捕捉病原菌并保持其活性，以提高检出率，同时又要尽可能避免非病原菌的污染和干扰。为此，要根据各种感染性疾病和目标病原菌的不同特点，正确合理地确定采样部位、时机和次数。要选用恰当的采样器材并严格按规范操作。一般来讲，采样量多一些有利于病原菌的检出，但应以不影响患者健康和便于操作为前提，因此采样量要恰当。
3．标本保存与送检 盛标本的容器应无菌、不漏和便于密封。要根据目标病原菌的特点决定是否使用保菌液、运送液或增菌液，以及选择何种保菌液、运送液或增菌液。标本采集后应尽可能立即送检。如不能及时送检，要根据目标病原菌的特点确定保存条件（如温度等），在规定的时间内送到实验室。
4．验收和登记 标本的验收和登记要有专人负责。验收的内容主要包括：采样时间与送检时间（注意时间间距）以及送检条件是否符合保存致病菌活力的要求；盛标本容器是否有溢漏和污染；申请单是否填写完整；标本标识是否与申请单一致和唯一等。对不合格的标本要拒收，并向送检医护人员说明拒收原因，告知正确送检的要求，嘱其重新采集和送检标本。
以上各项均与细菌检验的质量密切相关，检验科（细菌室）应与临床科室通过共同研讨，认真制定有关的要求和标准操作程序，并严格执行。
检验中
（一）致病菌分离鉴定
1．标本（细菌）的接种、分离和鉴定
根据标本和检验目的的不同接种不同的培养基。对阳性培养要分离纯化，然后进行分群和种属鉴定。整个操作过程要按标准操作程序（SOP）进行，不得随意更改操作程序，对于疑难菌株，要查阅文献、组织会诊，不能草率作出结论。
2．检验过程的记录和结果报告
检验过程中所见现象和发现的问题，均应如实地记录，以便于分析实验结果，作出正确结论和发出可信的报告，亦可作为今后总结和改进工作的依据。所发报告内容要登记，以便查询；如原（初步）报告有误或不完善，应发纠正报告。
（二）药敏试验质控
药敏试验应严格按最新发布的NCCLS所规定的培养基、操作方法、药敏纸片和判定标准进行。为了监控试验过程的质量，必须做好药敏质控。
1．常用的药敏质控标准菌株
NCCLS从美国菌种收集中心（ATCC）选择推荐了一些菌株作为质控标准株（见表1）。
细菌[生物]
尽管质控标准株比其他一些菌株药敏结果是相对稳定的，但反复多次的传代不可避免地会造成菌株的变异。为防止变异，必须将标准株冻干保存。每月从冻干株中复苏1次，种入大豆胰酶消化肉汤中（厌氧菌可用GAM肉汤等）作为工作株。工作株可存于4℃～8℃，并于每周转种1次。通常工作株转种4～5次后即须弃去。在质控中，如发现工作株结果有疑问，应予以更换。反复传代亦易使其敏感性变异，特别是铜绿假单胞菌（ATCC 27853），将会丢失对脲基青霉素的敏感性。如无冻干条件时，可将质控株置入：①含10～15%甘油的大豆胰酶消化肉汤，或②脱纤维羊（或兔）血，或③脱脂奶，或④含50%小牛血清的肉汤，存于-20℃以下环境中（最好－60℃以下），亦可防止变异。
3．药敏质控方法
质控株应每天随临床分离株一道进行药敏试验，质控株的药敏结果如果在质控允许范围内（参见最新CLSI文件），说明实验条件符合要求，结果可信；若药敏结果在质控允许范围外，则实验中可能存在差错。由于质控允许范围的最大值与最小值是质控株在标准条件下多次重复实验的95%可信限，故20次连续质控结果中仅允许1次落在范围外，但不能偏离质控允许范围中间值[（最大值+最小值）/2]4个标准差。由于允许范围恰好包括4个标准差，故落在允许范围外的抑菌圈直径一定要在离中间值一个允许范围（中间值±1个允许范围）之内。此外，20次或更多次药敏结果的平均值应接近中间值。如果20次连续质控结果中≥2次或30次中有≥4次结果超出了允许范围，则提示实验过程中存在问题，必须查找原因加以解决。常规的药敏质控可按下法进行：连续测定某药对质控株的药敏结果，每天一次，共测20或30天，取得20或30个值。⑴如果20个值中仅有一个值，或30个值中仅有三个以下的值超出允许范围，则结果基本可信，可改每天质控一次为每周一次。此后，若某周出现一次质控值超出允许范围，则于当天查找原因（包括用错纸片和质控株，菌株污染，孵育条件错误等），经纠正明显错误后重测，如结果在允许范围内可继续每周一次的质控；如未能找出明显原因则需采取立即纠正措施：连续质控五天，每天一次：①若五次结果皆在允许范围以内，则继续每周一次的质控；②五次结果只要有一次失控，则存在系统误差，需进行增加的纠正措施：查找到原因，然后改每周一次质控为每天一次，完成20（或30）天质控，其间失控次数若在一次（或三次）以内，则再改为每周一次。⑵如果有两个（或四个）以上的值超过允许范围，则继续做每天一次的质控。⑶每当改变试剂、药敏纸片和培养基等时，均要重新进行连续20（或30）天的质控。⑷每次失控均要查找原因，纠正后才能发出报告。
（三）培养基、试剂和染色的质控
1．培养基的质控
细菌[生物]
培养基的质控主要包括以下四个方面：①无菌试验，每批培养基在高压或过滤除菌后均要抽取样本进行培养，以证实无菌生长。②支持生长试验，以适宜的菌株接种，经培养应生长良好。③选择和抑制生长试验，对选择性培养基应至少分别选1株可生长、1株被抑制菌进行接种培养，可生长菌应生长良好，被抑制菌应不能生长。④生化反应培养基至少应分别选阳性和阴性反应菌株各1株，以证实应有的反应。常用的质控菌见表2，请正确选用。
2．生化反应试纸和试剂的质控
细菌[生物]
细菌[生物]
（四）仪器设备质量监测
实验室内的各种仪器设备的运行情况，应每天进行监测，每一仪器均要有专人按使用说明书要求进行维护保养，仪器上要附有运行记录卡，每天由维护保养人记录温度等指标的变化情况。一旦发现异常或失控，应立即查找原因并进行维修。
（五）积极参加室间质评
要按规定参加细菌学的室间质评，对实验室质控水平进行全面评估，不断提高检测水平。
细菌合成
2016年3月28日科学家在实验室中制造了一个人工细菌基因组，只包括生命所需的最少量基因。这一成果使得为了特定任务——如清除石油——而定制基因组的合成生物体成为可能。这种人工细菌能够代谢营养物质并自我复制（分裂和增殖）。它只具有473个基因，相比之下，自然界中的细菌往往具有数千个基因。不过，研究团队目前还不知道该基因组中149个基因的确切功能。
灭菌方法
（1）温度。细菌对低温的耐受性较强，大多数细菌在液态空气（-190℃）或液态氧（-252℃）下可保存多年。高温对细菌有明显的杀伤作用，大多数无芽胞菌在100℃煮沸时立即死亡，而有芽胞的细菌对高热有抗力，如炭疽芽胞可耐受煮沸5-15分钟，湿热灭菌比干热效果强，因为湿热灭菌渗透性大。
（2）干燥。大多数细菌的繁殖体在干燥空气中很快死亡，有些菌如结核杆菌对干燥耐力强，在干痰中保存数月后仍有传染性，干燥不能作为有效的灭菌手段，只能用于保存食物，但细菌在湿度<15%、真菌在湿度<5%时，均不利其生长，因此干燥的食物可保藏相当一段时间而不坏。
（3）射线。紫外线对细菌的作用包括诱发突变及致死，紫外线的波长260nm时作用最强。主要作用于细菌的DNA，但紫外线的穿透力很弱，一薄层盖玻片就能吸收大部分紫外线，紫外线适量照射可以杀死细菌，但在照射后3小时再用可见光照射，则部分细菌又能恢复其活力，这种现象称为光复活作用。可见光杀菌作用虽不大，但在通过某些染料时，染料放出的荧光具有与紫外线同样的作用，可杀死细菌，称为光感作用。其原理尚不太清楚。
研究成果
据美国《科学》杂志官网报道，由美国劳伦斯伯克利国家实验室等机构组成的研究小组在2022年6月24日发行的《科学》杂志上发表文章称，发现了最大长度可达2厘米的巨大细菌。通常细菌的长度只有1/500毫米左右，这一发现“颠覆了传统的细菌概念”。
参考资料
[1]
科学家人工合成最小细菌:基因合成生物体成可能 · 新浪科技[引用日期2016-03-29]
[2]
美国科学家发现2厘米长巨大细菌 颠覆传统概念 · 中新网[引用日期2022-06-24]
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