細菌是生物的主要類群之壹，屬於細菌領域。細菌是所有生物中最豐富的，估計其總數約為5×10的三十次方。細菌非常小，已知最小的細菌只有0.2微米長，因此大多數細菌只能在顯微鏡下才能看到。細菌壹般為單細胞，細胞結構簡單，缺少細胞核、細胞骨架和膜狀細胞器，如線粒體和葉綠體。根據這些特征，細菌屬於原核生物。原核生物中還有壹類生物叫古細菌，是科學家根據它們的進化關系創造的新類別。為了區別起見，這種生物也被稱為真細菌。
細菌廣泛分布在土壤和水中，或與其他生物生活在壹起。人體也攜帶相當多的細菌。據估計，人體和表皮的細菌細胞總數約為人體的十倍。此外，壹些物種分布在極端環境中，如溫泉，甚至放射性廢物。它們被歸類為極端微生物，其中最著名的物種之壹是Thermotoga maritima，這是科學家在意大利的壹座海底火山中發現的。然而，細菌的種類如此之多，以至於科學家們只研究了其中的少數幾種並給它們命名。在細菌領域的所有門當中，只有大約壹半包含可以在實驗室培養的種類。
細菌有自養和異養兩種營養模式，其中異養腐生菌是生態系統中重要的分解者，使碳循環得以順利進行。有些細菌會進行固氮，使氮轉化為生物可以利用的形式。
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領域:細菌領域
門:
水產養殖真菌
熱原動物門
熱脫硫細菌
奇異球菌屬，壹個異常球菌門
壹門產金細菌
氯柔綱，氯柔門
熱微生物，熱微生物
硝化螺菌，硝化螺菌門
脫鐵動物門，脫鐵動物門。
藍藻，藍藻門
氯黴素的氯鉍
變形菌，變形菌
厚壁門
放線菌，放線菌
浮遊菌，壹門漂浮的黴菌
衣原體
螺旋體屬的螺旋體
纖維細菌門
酸孢黴屬
擬桿菌
黃桿菌屬
鞘脂的鞘氨醇細菌
梭桿菌屬
疣微菌，疣微菌的壹個門
網狀線蟲屬
gemmatimonadetes，gemmatimonadetes門
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細菌壹詞最早是由德國科學家埃倫貝爾(1795-1876)在1828年提出的，用來指某種細菌。這個詞來源於希臘語βακριν，意思是“小棍子”。
1866年，德國動物學家黑克爾(1834-1919)建議使用“原生動物”，包括所有單細胞生物(細菌、藻類、真菌和原生動物)。
1878年，法國外科醫生查爾斯·伊曼紐爾·塞迪洛(1804-1883)提出“微生物”來描述細菌細胞或者更壹般地指微小的生物體。
因為細菌是單細胞微生物，肉眼看不到，需要用顯微鏡觀察。1683年，安東尼·列文虎克(Antony leeuwenhoek，1632–1723)首次用自己設計的單透鏡顯微鏡觀察到了細菌，放大倍數約為200倍。路易斯·巴斯德(1822-1895)和羅伯特·科赫(1843-1910)指出，細菌可以致病。
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芽孢桿菌、球菌、螺旋菌、弧菌形態各異，但主要由以下結構組成。
(1)細胞壁
細胞壁的厚度因細菌而異，壹般為15-30nm。主要成分是肽聚糖，是由N-乙酰氨基葡萄糖和N-乙酰胞壁酸組成的二糖單位，通過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，相鄰多糖纖維間的短肽通過肽橋(革蘭氏陽性菌)或肽鍵(革蘭氏陰性菌)橋接，形成肽聚糖片層，像膠合板壹樣膠合成多層。
肽聚糖中的多糖鏈在所有物種中都是相同的，但橫向短肽鏈在物種之間是不同的。革蘭氏陽性菌細胞壁厚約20-80 nm，有15-50層肽聚糖，每層厚1nm，含20-40%磷壁酸，部分有少量蛋白質。革蘭氏陰性菌的細胞壁約10nm厚，僅有2-3層肽聚糖。其他成分復雜，從外到內包括脂多糖、細菌外膜和脂蛋白。此外，在外膜和細胞之間有壹個間隙。
肽聚糖是革蘭氏陽性菌細胞壁的主要成分，所有能破壞肽聚糖結構或抑制其合成的物質都具有抗菌或殺菌作用。比如溶菌酶是N-乙酰溶菌酶，青黴素抑制轉肽酶的活性和肽橋的形成。
細菌細胞壁的功能包括:保持細胞形狀；抑制機械性和滲透性損傷(革蘭氏陽性菌的細胞壁可承受20kg/cm2的壓力)；介導細胞間的相互作用(侵入宿主)；防止大分子的入侵；協助細胞運動和分裂。
具有脫壁的細胞稱為細菌原生質體或原生質球，脫壁後細菌原生質體的生存力和活性大大降低。
(2)細胞膜
是典型的單元膜結構，厚度約8~10nm，外側緊貼細胞壁。壹些革蘭氏陰性菌也有外膜。通常沒有內膜系統，除了核糖體之外，沒有其他類似真核細胞的細胞器。呼吸和光合作用的電子傳遞鏈位於細胞膜上。在壹些從事光合作用的原核生物(藍藻和紫細菌)中，質膜折疊形成帶有色素的內膜，這與光捕獲反應有關。壹些革蘭氏陽性菌的質膜折疊形成小的管狀結構，稱為中體或中間體(圖3-11)。中體擴大了細胞膜的表面積，提高了代謝效率，稱為軟骨樣，也可能與DNA復制有關。
(3)細胞質和核小體
細菌和其他原核生物壹樣，沒有核膜，DNA集中在細胞質的低電子密度區域，稱為核區或核體。細菌壹般有1-4個核小體，多則20個。核小體是環狀雙鏈DNA分子，內含2000 ~ 3000種蛋白質，空間結構非常簡單，沒有內含子。由於沒有核膜，DNA復制、RNA轉錄和蛋白質合成可以同時進行，不像真核細胞在時間和空間上嚴格分離。
每個細菌細胞含有約5000 ~ 50000個核糖體，其中壹部分附著在細胞膜內部，大部分遊離在細胞質中。細菌核糖體的沈降系數為70S，由壹個大亞基(50S)和壹個小亞基(30S)組成。大亞基含有23SrRNA、5SrRNA和30多種蛋白質，小亞基含有16SrRNA和20多種蛋白質。30S的小亞基對四環素和鏈黴素敏感，50S的大亞基對紅黴素和氯黴素敏感。
細菌核區DNA以外的壹種能自主復制的遺傳因子叫做質粒。質粒是裸露的環狀雙鏈DNA分子，含有2~200個基因，能自我復制，有時整合到核DNA中。質粒DNA在基因工程研究中非常重要，經常被用作基因重組和基因轉移的載體。
細胞質顆粒是細胞質中的顆粒，起到暫時儲存營養物質的作用，包括多糖、脂類和多磷酸鹽。
(4)其他結構
很多細菌的最外層表面覆蓋著壹層多糖，邊界明顯的叫莢膜，如肺炎球菌，邊界不明顯的叫黏液層，如葡萄球菌。膠囊對細菌的生存意義重大，不僅可以利用膠囊抵禦不良環境；保護自己免受白細胞侵害；而且可以選擇性地粘附在特定細胞的表面，表現出對靶細胞的特異性攻擊能力。例如，傷寒沙門氏菌可以特異性地侵入腸道淋巴組織。細菌莢膜的纖維還可以儲存細菌分泌的消化酶，用於攻擊靶細胞。
鞭毛是壹些細菌的運動器官，由壹種叫做鞭毛蛋白的彈性蛋白組成，在結構上與真核生物的鞭毛不同。細菌可以通過調整鞭毛旋轉的方向(順時針和逆時針)來改變運動狀態。
菌毛是某些細菌表面的壹種細而短的硬絲，需要用電子顯微鏡觀察。特點是:細、短、直、硬、多，菌毛與細菌運動無關。根據形態、結構和功能，可分為普通菌毛和性菌毛兩種。前者與細菌吸附和感染宿主有關，後者是空心管，與遺傳物質的傳遞有關。
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細菌可以用不同的方法分類。細菌有不同的形狀。大多數細菌分為以下三類:桿菌呈桿狀；球菌為球形(如鏈球菌或葡萄球菌)；螺旋菌是螺旋形的。另壹種是弧菌，呈逗號狀。
細菌的結構非常簡單。原核生物沒有線粒體、葉綠體等膜結構細胞器，但有細胞壁。根據細胞壁的組成，細菌可分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。“革蘭氏”來自丹麥細菌學家漢斯·克裏斯蒂安·革蘭氏，他發明了革蘭氏染色法。
有些細菌在細胞壁外面有壹個由多糖形成的被膜，形成壹個蓋或被膜。膠囊可以幫助細菌在幹旱季節保持休眠狀態，並可以儲存食物和處理廢物。
細菌分類的變化從根本上反映了發展史的變化，許多物種甚至頻繁地改變或變更名稱。近年來，隨著基因測序、基因組學、生物信息學和計算生物學的發展，細菌學被置於壹個合適的位置。
起初，除了藍藻(根本沒有被歸為細菌，而是被歸為藍綠藻)，其他細菌都被認為是真菌的壹種。隨著發現它們特殊的原核細胞結構，明顯區別於其他生物(它們都是真核生物)，細菌被歸為壹個單壹的物種，在不同的時期被稱為原核生物、細菌和monera王國。壹般認為真核生物來源於原核生物。
通過研究rRNA序列，美國微生物學家卡爾·烏斯在1976中提出原核生物包括兩大類群。他稱它們為真細菌和古細菌，後來又改名為細菌和古細菌。伍茲指出，這兩種細菌和真核細胞是起源於壹種原始生物的不同物種。研究人員已經放棄了這個模型，但是三域系統已經獲得了普遍的認可。這樣，細菌就可以分為幾個領域，在其他系統中被認為是壹個領域。他們通常被認為是壹個單壹來源的群體，但這種方法仍有爭議。
古細菌
古細菌(古細菌或古細菌)是壹類非常特殊的細菌，大多生活在極端的生態環境中。它具有原核生物的壹些特征，如無核膜和內膜系統；還具有真核生物的特征，如以蛋氨酸為起始合成蛋白質，核糖體對氯黴素不敏感，RNA聚合酶與真核細胞相似，DNA有內含子並結合組蛋白等。此外，它還具有不同於原核細胞和真核細胞的特性，如:細胞膜中的脂質不皂化；細胞壁不含肽聚糖，有些主要是蛋白質，有些含有雜多糖，有些與肽聚糖相似，但都不含胞壁酸、D-氨基酸和二氨基庚二酸。
編輯復制的這壹部分
細菌可以無性繁殖，也可以通過基因重組繁殖，最主要的方式是二元分裂法，即細菌細胞的細胞壁橫向分裂形成兩個子細胞。並且單個細胞也會通過以下方式發生遺傳變異:突變(細胞本身的遺傳密碼隨機改變)、轉化(未修飾的DNA在溶液中從壹種細菌轉移到另壹種細菌)、轉染(病毒或細菌DNA，或者兩種DNA都通過噬菌體轉移到另壹種細菌)、細菌接合(壹種細菌的DNA通過兩種細菌之間形成的特殊蛋白質結構轉移到另壹種細菌)。細菌可以通過這些方式獲得DNA，然後分裂並把重組基因組傳遞給後代。許多細菌含有含有染色體外DNA的質粒。
當處於有利的環境中時，細菌可以形成肉眼可見的聚集體，如菌群。
細菌以二元分裂的方式繁殖。當某些細菌處於不利環境或營養耗盡時，內生孢子又稱孢子，是壹種對不良環境有很強抵抗力的休眠體。因為孢子是在細菌細胞中形成的，所以通常被稱為內生孢子。
孢子的生命力非常頑強。在湖底的壹些沈積物中，芽胞桿菌在500-1000年後仍然存活，肉毒梭菌的孢子能耐受100℃、pH 7.0的煮沸5-9.5小時。孢子從內到外由以下幾部分組成:
1.孢子原生質體(核心):包含濃縮的原生質。
2.內膜:由原生殖菌的細胞膜形成，包圍孢子原生質。和精細成型。
3.孢子壁:由生殖細菌的肽聚糖組成，包圍內膜。發芽後成為細菌的細胞壁。
4.皮層:是孢子被中最厚的壹層，由肽聚糖組成，但其結構與細胞壁不同，交聯較少。多糖支架由細胞壁酸酐代替細胞壁酸組成，四肽側鏈由L-Ala組成。
5.外膜:也是由細菌細胞膜形成的。
6.被膜:孢子殼，質地堅韌致密，由類角蛋白組成，含有大量二硫鍵，具有疏水特性。
7.孢子外膜:孢子被，即孢子的最外層，由脂蛋白和碳水化合物(糖)組成，結構疏松。
編輯此新陳代謝
細菌有許多不同的代謝模式。壹些細菌只需要二氧化碳作為碳源，被稱為自養生物。那些通過光合作用從光獲取能量的被稱為光合自養生物。那些依靠氧化化合物獲得能量的被稱為化能自養生物。其他細菌依靠有機碳作為碳源，稱為異養菌。
光合自養細菌包括藍細菌，藍細菌是已知最古老的生物，可能在地球大氣中產生氧氣方面發揮重要作用。其他光合細菌進行壹些不產生氧氣的過程。包括綠色硫細菌、綠色非硫細菌、紫色硫細菌、紫色非硫細菌和Heliobacter。
正常生長所需的營養包括氮、硫、磷、維生素和金屬元素，如鈉、鉀、鈣、鎂、鐵、鋅和鈷。
根據它們對氧的反應，大多數細菌可分為以下三類:有的只能在有氧的情況下生長，稱為需氧菌；另壹些只能在無氧條件下生長，稱為厭氧菌；還有壹些兼性厭氧菌可以在有氧或無氧條件下生長。細菌也可以在人類認為的極端環境中茁壯成長。這種生物被稱為極端微生物。有些細菌存在於溫泉中，稱為嗜熱菌；另壹些生活在高鹽湖中，被稱為嗜鹽微生物；其他細菌存在於酸性或堿性環境中，稱為嗜酸細菌和嗜堿細菌。另壹些存在於高山冰川中，被稱為嗜冷細菌。
編輯這個動作
運動細菌可以通過鞭毛、細菌滑動或改變浮力來移動。另壹種細菌，螺旋體，有壹些鞭毛樣結構，稱為軸絲，連接周質的兩個細胞膜。當它們移動時，它們的身體呈現出扭曲的螺旋形狀。螺旋菌沒有軸絲，但有鞭毛。
細菌的鞭毛以不同的方式排列。細菌可以在壹端有壹個極性鞭毛，或壹簇鞭毛。周生生物表面有散在的鞭毛。
運動細菌可以被特定的刺激物吸引或驅逐，這就是所謂的趨化性，例如趨化性、趨光性和機制性。在壹種特殊的細菌——粘細菌中，單個細菌相互吸引，聚集在壹起形成子實體。
編輯本段的目的和危害
細菌對環境、人類和動物既有用又有害。壹些細菌成為病原體，導致破傷風、傷寒、肺炎、梅毒、霍亂和肺結核。在植物中，細菌引起葉斑病、火疫病和萎蔫。感染方式包括接觸、空氣傳播、食物、水和攜帶細菌的微生物。病原體可以用抗生素治療，分為殺菌型和抑菌型。
細菌通常與酵母和其他種類的真菌壹起用於發酵食品中。比如在傳統的醋的制造過程中，利用空氣中的醋酸菌將酒精轉化為醋。細菌制造的其他食物還有奶酪、泡菜、醬油、醋、酒、酸奶等。細菌還能分泌多種抗生素，例如鏈黴素就是由絲孢菌分泌的。
細菌降解多種有機化合物的能力經常被用來去除汙染，這被稱為生物修復。例如，科學家在美國佐治亞州利用甲烷氧化菌分解三氯乙烯和四氯乙烯汙染。
細菌對人類的活動也有很大的影響。壹方面，細菌是許多疾病的病原體，包括結核病、淋病、炭疽、梅毒、鼠疫和沙眼。然而，人類經常使用細菌，如奶酪和酸奶的生產，壹些抗生素的制造，廢水的處理等。，這些都和細菌有關。細菌廣泛應用於生物技術領域。
(壹)細菌發電
生物學家預測21世紀將是細菌發電造福人類的時代。說起細菌發電，可以追溯到1910年。英國植物學家利用鉑作為電極，將其放入大腸桿菌的培養液中，成功制造出世界上第壹個細菌電池。1984年，美國科學家為航天器設計了壹種細菌電池，其電極的活性物質是宇航員尿液和活細菌。但當時的細菌電池放電效率較低。直到20世紀80年代末，細菌發電才取得重大突破。英國化學家讓細菌分解電池組中的分子，釋放電子移動到陽極發電。方法是在糖溶液中加入壹些芳香族化合物，如染料，作為稀釋劑，提高生物系統傳遞電子的能力。細菌發電期間，應不斷給電池充氣，以攪拌細菌培養液和氧化物質的混合物。據計算，使用這種細菌電池，每100克糖可獲得1352930庫侖的電量，其效率可達40%，遠高於目前使用的電池，還有10%的潛力可挖。只要不斷往電池裏加糖，就能獲得2安培的電流，而且能持續幾個月。
利用細菌發電的原理，也可以建立細菌發電站。用細菌培養液裝滿壹個100方立方的容器，可以建成壹個1000 kW的細菌發電站。每小時耗糖200斤，發電成本高壹點。然而，這是壹個不會汙染環境的“綠色”電站。而且技術發展後，糖液完全可以用木屑、稭稈、落葉等廢棄有機物的水解物代替。
現在，八仙等發達國家展示了它們的神奇力量:美國設計了壹種綜合細菌電池，其中單細胞藻類首先利用陽光將二氧化碳和水轉化為糖，然後細菌利用這些糖發電；在日本，將兩種細菌放入電池的專用糖漿中，使壹種細菌吞食糖漿產生乙酸和有機酸，另壹種細菌將這些酸轉化為氫氣，進入磷酸燃料電池發電；英國發明了以甲醇為電池液，乙醇脫氫酶鉑為電極的細菌電池。
而現在，各種各樣的細菌電池相繼問世。比如有壹個全面的細菌電池。首先，電池中的單細胞藻類利用陽光將二氧化碳和水轉化為糖，然後細菌利用這些糖發電。另壹種細菌電池是將兩種細菌放入電池的專用糖漿中，讓壹種細菌吞下糖漿產生乙酸和有機酸，然後另壹種細菌將這些酸轉化為氫氣，氫氣可以用來進入磷酸燃料電池發電。
人們還驚訝地發現，細菌還具有捕捉太陽能並將其直接轉化為電能的“特殊功能”。最近，美國科學家在死海和大鹽湖中發現了壹種嗜鹽細菌。它們含有壹種紫色色素，當大約10%的陽光轉化為化學物質時，這種色素可以產生電荷。科學家用它們制作了壹個小型的實驗性太陽能細菌電池，結果證明嗜鹽菌可以用來發電，用鹽代替糖，成本大大降低。可見，讓細菌為人類提供動力並不是遙遠的想法，而是近在咫尺的現實。
(二)細菌對胃有益
人體大腸中的細菌靠分解小腸中的廢物而生存。因為這些東西無法消化，人類系統拒絕處理它們。這些細菌配備了壹系列的酶和代謝通道。這樣，它們可以繼續分解剩余的有機化合物。他們中的大多數致力於分解植物中的碳水化合物。大腸中的大多數細菌都是厭氧菌，這意味著它們在沒有氧氣的情況下生存。它們不是呼出和吸入氧氣，而是通過將碳水化合物的大分子分解成小脂肪酸分子和二氧化碳來獲取能量。這個過程叫做“發酵”。
有些脂肪酸通過大腸的腸壁被重吸收，會給我們提供額外的能量。剩余的脂肪酸幫助細菌快速生長。速度如此之快，它們每20分鐘就能繁殖壹次。因為它們合成的維生素B和K比它們需要的多，所以它們非常慷慨地向群體中的其他生物和妳，也就是它們的宿主，提供額外的維生素。雖然妳自己不能產生這些維生素，但是妳可以依靠這些對妳非常友好的細菌來源源不斷地供給妳。
科學家們剛剛開始了解這個群體中不同細菌之間的復雜關系以及它們與人類宿主的相互作用。這是壹個動態的系統，隨著宿主飲食結構和年齡的變化，這個系統也做出相應的調整。妳壹出生，就開始在體內收集妳選擇的細菌種類。當妳的飲食從母乳變成牛奶，變成不同的固體食物時，新的細菌就會在妳的體內占主導地位。
積聚在大腸壁上的細菌是艱難旅程後的幸存者。從口腔開始，經過小腸，受到消化酶和強酸的攻擊。那些完成旅行後安然無恙的細菌，到達時會遇到更多阻礙。為了生長，它們必須與已經在那裏生存的細菌競爭空間和營養。幸運的是，這些“友好”的細菌可以非常巧妙地將自己粘在任何可用的地方的大腸壁上。這些友好的細菌中的壹些可以產生酸和抗菌化合物，稱為細菌素。這些細菌素可以幫助抵禦那些討厭的細菌。
那些友好的細菌可以控制更危險細菌的數量，增加人們對“前生命”食物的興趣。這種食物含有培養的細菌，酸奶就是其中之壹。當妳喝壹瓶酸奶時，檢查標簽，看看哪些細菌將是妳體內的下壹個客人。
編輯這段訓練
常用細菌培養基
配方1牛肉膏瓊脂培養基
牛肉醬0.3g，蛋白腖1.0g，氯化鈉0.5g，瓊脂1.5g，
水1000毫升
在燒杯中加入100ml水，加入牛肉醬、蛋白腖和氯化鈉，用蠟筆在燒杯上做標記，在火上加熱。待燒杯中的成分溶解後，加入瓊脂，不斷攪拌，以免粘底。待瓊脂完全溶解後，補足失水，用10%鹽酸或10%氫氧化鈉調節pH值至7.2 ~ 7.6，分裝於各試管中，加棉塞，高壓蒸汽滅菌30分鐘。
配方II馬鈴薯培養基
取新鮮牛心250克(不含脂肪和血管)，用刀細細剁成肉末，然後加入500毫升蒸餾水和5克蛋白腖。在燒杯上做好標記，煮沸後小火燉2小時。過濾，幹燥過濾後的肉末，調節濾液的pH值至7.5左右。在每個試管中加入10 ml肉湯和少量牛心碎，滅菌備用。
配制根瘤菌培養基
葡萄糖10g磷酸氫二鉀0.5g
3克碳酸鈣和0.2克硫酸鎂。
酵母粉0.4g，瓊脂20g。
水1000ml 1%結晶紫溶液1ml。
首先將瓊脂煮沸，溶於水，然後分別加入其他組分，攪拌溶解，包裝，滅菌，備用。