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細菌


   

細菌(英文:germs;學名:bacteria)廣義的細菌即為原核生物是指一大類細胞核無核膜包裹,只存在稱作擬核區(nuclear region)(或擬核)的裸露DNA的原始單細胞生物,包括真細菌(eubacteria)和古生菌(archaea)兩大類群。人們通常所說的即為狹義的細菌,狹義的細菌為原核微生物的一類,是一類形狀細短,結構簡單,多以二分裂方式進行繁殖的原核生物,是在自然界分佈最廣、個體數量最多的有機體,是大自然物質循環的主要參與者。

細菌種類簡介

  細菌主要由細胞膜細胞質、核質體等部分構成 ,有的細菌還有莢膜、鞭毛、菌毛等特殊結構。絕大多數細菌的直徑大小在0.5~5μm之間。並可根據形狀分為三類,即:球菌桿菌和螺形菌(包

細菌

括弧菌、螺菌、螺桿菌)。按細菌的生活方式來分類,分為兩大類:自養菌和異養菌,其中異養菌包括腐生菌和寄生菌。按細菌對氧氣的需求來分類,可分為需氧(完全需氧和微需氧)和厭氧(不完全厭氧、有氧耐受和完全厭氧)細菌。按細菌生存溫度分類,可分為喜冷、常溫和喜高溫三類。細菌的發現者:荷蘭商人安東·列文虎克。
  細菌(英語:Bacteria)是生物的主要類群之一,屬於細菌域。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個[1]。細菌的個體非常小,目前已知最小的細菌只有0.2微米長[2] ,因此大多隻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,例如粒線體和葉綠體。基於這些特徵,細菌屬於原核生物(Prokaryota)。原核生物中還有另一類生物稱做古細菌(Archaea),是科學家依據演化關係而另闢的類別。為了區別,本類生物也被稱做真細菌(Eubacteria)。
  細菌廣泛分佈于土壤和水中,或著與其他生物共生。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[3]。此外,也有部分種類分佈在極端的環境中,例如溫泉,甚至是放射性廢棄物中[4],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),科學家是在義大利的一座海底火山中發現這種細菌的[5]。然而,細菌的種類是如此之多,科學家研究過並命名的種類只佔其中的小部份。細菌域下所有門中,只有約一半能在實驗室培養的種類[6]。
  細菌的營養方式有自營及異營,其中異營的腐生細菌是生態系中重要的分解者,使碳循環能順利進行。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。然而,人類也時常利用細菌,例如乳酪酸奶的製作、部分抗生素的製造、廢水的處理等,都與細菌有關。在生物科技領域中,細菌有也著廣泛的運用
  細菌是生物的主要類群之一,屬於細菌域。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的三十次方個。細菌的個體非常小,目前已知最小的細菌只有0.2微米長,因此大多隻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。基於這些特徵,細菌屬於原核生物(Prokaryota)。原核生物中還有另一類生物稱做古細菌(Archaea),是科學家依據演化關係而另闢的類別。為了區別,本類生物也被稱做真細菌(Eubacteria)。
  細菌廣泛分佈于土壤和水中,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,也有部分種類分佈在極端的環境中,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),科學家是在義大利的一座海底火山中發現這種細菌的。然而,細菌的種類是如此之多,科學家研究過並命名的種類只佔其中的小部份。細菌域下所有門中,只有約一半包含能在實驗室培養的種類。
  細菌的營養方式有自養及異養,其中異營的腐生細菌是生態系中重要的分解者,使碳循環能順利進行。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,並被看作屬於「真菌」。細菌因為特別小而區別于其他植物細胞。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,形成既不屬於植物界也不屬於動物界的一類生物,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於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,卵細胞精子(載著最終將發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;而且確實尤其適用於致病的細菌。

分類

  域:原核生物域 Bacteria
  界:細菌界
  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

細菌

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
  浮黴菌門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

研究歷史

  細菌最早是被荷蘭人列文虎克(Antony van Leeuwemhoek, 1632—1723)在一位從未刷過牙的老人牙垢上發現的,但那時的人們認為細菌是自然產生的。直到後來,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,併發明了「巴氏消毒法」,被後人譽為「微生物之父」。

微生物學家巴斯德

  細菌這個名詞最初由德國科學家埃倫伯格(Christian

細菌

Gottfried Ehrenberg, 1795-1876)在1828年提出,用來指代某種細菌。這個詞來源於希臘語βακτηριον,意為「小棍子」。
  1866年,德國動物學家海克爾(Ernst Haeckel, 1834-1919)建議使用「原生生物」,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。
  因為細菌是單細胞微生物,用肉眼無法看見,需要用顯微鏡來觀察。1683年,安東·列文虎克(Antony van Leeuwenhoek, 1632–1723)最先使用自己設計的單透鏡顯微鏡觀察到了細菌,大概放大200倍。路易·巴斯德(Louis Pasteur, 1822-1895)和羅伯特·科赫(Robert Koch, 1843-1910)指出細菌可導致疾病。

形態結構

基本形態

  (1)球菌:按其排列方式又可分為單球菌、雙球菌、四聯球菌、八疊球菌,葡萄球菌鏈球菌
  (2)桿菌:細胞形態較複雜,有短桿狀、棒桿狀、梭狀、月亮狀、分枝狀。
  (3)螺旋狀:可分為弧菌(螺旋不滿一環)和螺菌(螺旋滿2~6環,小的堅硬的螺旋狀細菌)。此外,人們還發現星狀和方形細菌。

細胞大小

  測量細菌大小的單位是微米,球菌直徑一般為0.5~1微米,桿菌直徑與球菌相似。

細胞壁

細菌結構

  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(革蘭氏陽性菌)或肽鍵革蘭氏陰性菌)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。革蘭氏陽性菌細胞壁厚約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。革蘭氏陰性菌細胞壁厚約10nm,僅2-3層肽聚糖,其他成分較為複雜,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。
  肽聚糖是革蘭氏陽性菌細胞壁的主要成分,凡能破壞肽聚糖結構或抑制其合成的物質,都有抑菌或殺菌作用。如溶菌酶是N-乙酰胞壁酸酶,青黴素抑制轉肽酶的活性,抑制肽橋形成。
  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(革蘭氏陽性菌的細胞壁能耐受20kg/cm2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協助細胞運動生長,分裂和鞭毛運動。
  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,通過自發突變,形成細胞壁缺陷變異菌株;②原生質體,是指在人為條件下(用溶菌酶或青黴素)處理革蘭氏陽性細菌,獲得的無壁細胞;③球狀體,是指在人為條件下,處理革蘭氏陰性菌,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,某些革蘭氏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於細胞膜上。某些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。某些革蘭氏陽性細菌質膜內褶形成小管狀結構,稱為中膜體(mesosome)或間體(圖3-11),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的複製有關。

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,稱核區或核質體(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。由於沒有核膜,因此DNA的複製、RNA的轉錄與蛋白質的合成可同時進行,而不像真核細胞那樣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,大部分遊離于細胞質中。細菌核糖體的沉降係數為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的小亞單位對四環素鏈黴素很敏感,50S的大亞單位對紅黴素氯黴素很敏感。
  細菌核區DNA以外的,可進行自主複製的遺傳因子,稱為質粒(plasmid)。質粒是裸露的環狀雙鏈DNA分子,所含遺傳信息量為2~200個基因,能進行自我複製,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,起暫時貯存營養物質的作用,包括多糖、脂類、多磷酸鹽等。

其他結構

  許多細菌的最外表還覆蓋著一層糖類物質,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禦不良環境;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

細菌

還能把細菌分泌消化酶貯存起來,以備攻擊靶細胞之用。
  鞭毛是某些細菌的運動器官,由一種稱為鞭毛蛋白(flagellin)的彈性蛋白構成,結構上不同於真核生物的鞭毛。細菌可以通過調整鞭毛旋轉的方向(順和逆時針)來改變運動狀態。
  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、結構和功能,可分為普通菌毛和性菌毛兩類。前者與細菌吸附侵染宿主有關,後者為中空管子,與傳遞遺傳物質有關。
  芽孢
  芽孢是細菌的休眠體,對不良環境有較強的抵抗能力。小而輕的芽孢還可以隨風四處飄散,落在適當環境中,又能萌發成為細菌。細菌快速繁殖和形成芽孢的特性,使它們幾乎無處不在。

種類

  細菌可以按照不同的方式分類。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

細菌

弧菌、螺旋菌和螺旋體。
  細菌的結構十分簡單,原核生物,沒有膜結構的細胞器例如線粒體和葉綠體,但是有細胞壁。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」來源於丹麥細菌學家革蘭(Hans Christian Gram),他發明了革蘭氏染色
  有些細菌細胞壁外有多糖形成的莢膜,形成了一層遮蓋物或包膜。莢膜可以幫助細菌在乾旱季節處於休眠狀態,並能儲存食物和處理廢物。
  細菌的分類的變化根本上反應了發展思想的變化,許多種類甚至經常改變或改名。最近隨著基因測序,基因組學,生物信息學計算生物學的發展,細菌學被放到了一個合適的位置。

細菌

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現,這明顯不同於其他生物(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於原核生物。
  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),後來被改名為細菌(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。
  古細菌
  
 古細菌(archaeobacteria) (又可叫做古生菌或者古菌)是一類很特殊的細菌,多生活在極端的生態環境中。具有原核生物的某些特徵,如無核膜及內膜系統;也有真核生物的特徵,如以甲硫氨酸起始蛋白質的合成、核糖體對氯黴素不敏感、RNA聚合酶和真核細胞的相似、DNA具有內含子並結合組蛋白;此外還具有既不同於原核細胞也不同於真核細胞的特徵,如:細胞膜中的脂類是不可皂化的;細胞壁不含肽聚糖,有的以蛋白質為主,有的含雜多糖,有的類似於肽聚糖,但都不含胞壁酸、D型氨基酸二氨基庚二酸
  物理因素
  ①溫度。細菌對低溫的耐受性較強,大多數細菌在液態空氣(-190℃)或液態氧(-252℃)下可保存多年。高溫對細菌有明顯的殺傷作用,大多數無芽孢菌在100℃煮沸時立即死亡,而有芽孢的細菌對高熱有抗力,如炭疽芽孢可耐受煮沸5-15分鐘,濕熱滅菌比乾熱效果強,因為濕熱滅菌滲透性大。
  ②乾燥。大多數細菌的繁殖體在乾燥空氣中很快死亡,有些菌如結核桿菌對乾燥耐力強,在干痰中保存數月后仍有傳染性,乾燥不能作為有效的滅菌手段,只能用於保存食物,但細菌在濕度<15%、真菌在濕度<5%時,均不利其生長,因此乾燥的食物可保持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突變及致死,紫外線的波長260μm時作用最強。主要作用於細菌的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。其原理目前尚不太清楚。
  ④電離射線。放射性核素可以放出α、β、γ三種射線。β射線穿透力強,在幾秒鐘內就能滅菌;γ射線穿透力比α、β射線都強,但對細菌作用弱,消毒需要的時間長;α射線穿透力弱,有殺菌和抑菌作用。電離射線損傷細胞的DNA,使細胞死亡,電離輻射通過介質時還可引起猛烈衝擊。其他影響表面張力的溶液有機酸、醇、肥皂等也可使一些細菌不生長或溶解。

繁殖

  細菌可以以無性或者遺傳重組兩種方式繁殖,最主要的方式是以二分裂法這種無性繁殖的方式:一個細菌細胞細胞壁橫向分裂,形成兩個子代細胞。並且單個細胞也會通過如下幾種方式發生遺傳變異:突變(細胞自身的遺傳密碼發生隨機改變),轉化(無修飾的DNA從一個細菌轉移到溶液中另一個細菌中),轉染(病毒的或細菌的DNA,或者兩者的DNA,通過噬菌體轉移到另一個細菌中),細菌接合(一個細菌的DNA通過兩細菌間形成的特殊的蛋白質結構,接合菌毛,轉移到另一個細菌)。細菌可以通過這些方式獲得DNA,然後進行分裂,將重組的基因組傳給後代。許多細菌都含有包含染色體外DNA的質粒。
  處於有利環境中時,細菌可以形成肉眼可見的集合體,例如菌簇。
  細菌以二分裂的方式繁殖,某些細菌處於不利的環境,或耗盡營養時,形成內生孢子,又稱芽孢,是對不良環境有強抵抗力的休眠體,由於芽胞在細菌細胞內形成,故常稱為內生孢子。
  芽孢的生命力非常頑強,有些湖底沉積土中的芽抱桿菌經500-1000年後仍有活力,肉毒梭菌的芽孢在pH 7.0時能耐受100℃煮沸5-9.5小時。芽孢由內及外有以下幾部分組成:
  1.芽孢原生質(spore protoplast,核心core):含濃縮的原生質。
  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,但結構不同於細胞壁的肽聚糖,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。
  6.外殼(coat):芽孢殼,質地堅韌緻密,由類角蛋白組成(keratinlike protein),含有大量二硫鍵,具疏水性特徵。
  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,結構疏鬆。

基因重組

  將性狀不同的個體細胞的遺傳基因,轉移到另一細胞內,使之發生遺傳變異的過程。細菌的基因重組有:
  1.轉化。受菌直接攝取供菌的遊離DNA片斷,並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,使後者獲得部分遺傳性狀。
  3.溶原轉變。當溫和噬菌體感染其寄主,將噬菌體基因帶入寄生基因組時,使後者獲得新的性狀的現象。當寄生菌喪失該噬菌體時,所獲得新的性狀亦消失。
  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

基因重組

  )進入受菌,而與後者發生基因重組的現象。致病性:細菌對寄主的侵犯,包括細菌吸附於體表,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禦機能,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)吸附於腸上皮,淋球菌借其表面絲狀突出物吸附於尿道上皮,化膿性鏈球菌借其表面特異性M蛋白吸附於咽部粘膜等。
  侵入機體:分三種不同現象:
  1·、細菌在表面生長繁殖,釋放毒素,毒素進入人體,如破傷風白喉等。
  2.有些細菌在吸附后,細胞膜上形成裂隙,細菌進入細胞內繁殖產生毒素,使細胞死亡,如痢疾桿菌沙門氏桿菌
  3.另有些細菌,通過粘膜上皮細胞進入皮下組織,並進一步擴散如鏈球菌所致丹毒蜂窩組織炎等。
  在體內繁殖:細菌在體內繁殖,要求適合它生長的營養條件和抵抗寄主的能力,如變形桿菌,由於具有尿素酶,能利用尿素生長,併產生氨損傷組織,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造成菌血症
  對寄主防禦機能的抵抗:如鏈球菌的溶血素肺炎球菌的莢膜、金黃色葡萄球菌的凝固酶、結核桿菌的抑制和抵抗溶菌酶的作用,有些致病菌還能產生某些物質殺傷吞噬細胞等,這些均能使細菌在機體內存活而致病。
  毒素:有外毒素內毒素兩類,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,大分子複合物,脂多糖是其主要成分,內毒素可以引起微循環灌注不足,休克、瀰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。一些細菌只需要氧化作為它們的碳源,被稱作自養生物。那些通過光合作用從光中獲取能量的,稱為光合自養生物。那些依靠氧化化合物中獲取能量的,稱為化能自養生物。另外一些細菌依靠有機物形式的碳作為碳源,稱為異養生物。
  光合自養菌包括藍細菌,它是已知的最古老的生物,可能在製造地球大氣的氧氣中起了重要作用。其他的光合細菌進行一些不製造氧氣的過程。包括綠硫細菌,綠非硫細菌,紫硫細菌,紫非硫細菌和太陽桿菌。
  正常生長所需要的營養物質包括氮,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。一些細菌存在於溫泉中,被稱為嗜熱細菌;另一些居住在高鹽湖中,稱為喜鹽微生物;還有一些存在於酸性或鹼性環境中,被稱為嗜酸細菌和嗜鹼細菌;另有一些存在於阿爾卑斯山冰川中,被稱為嗜冷細菌。

運動

  運動型細菌可以依靠鞭毛,細菌滑行或改變浮力來四處移動。另一類細菌,螺旋體,具有一些類似鞭毛的結構,稱為軸絲,連接周質的兩細胞膜。當他們移動時,身體呈現扭曲的螺旋型。螺旋菌則不具軸絲,但其具有鞭毛。
  細菌鞭毛以不同方式排布。細菌一端可以有單獨的極鞭毛,或者一叢鞭毛。周毛菌表面具有分散的鞭毛。
  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。

用途與危害

  細菌對環境,人類和動物既有用處又有危害。一些細

細菌

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於醱酵食物,例如在醋的傳統製造過程中,就是利用空氣中的醋酸菌(Acetobacter)使酒轉變成醋。其他利用細菌製造的食品還有乳酪、泡菜、醬油、醋、酒、優格等。細菌也能夠分泌多種抗生素,例如鏈黴素即是由鏈黴菌(Steptomyces)所分泌的。
  細菌能降解多種有機化合物的能力也常被用來清除污染,稱做生物復育(bioremediation )。舉例來說,科學家利用嗜甲烷菌(methanotroph)來分解美國喬治亞州的三氯乙烯四氯乙烯污染。
  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。然而,人類也時常利用細菌,例如乳酪及優格的製作、部分抗生素的製造、廢水的處理等,都與細菌有關。在生物科技領域中,細菌有也著廣泛的運用。

細菌發電

  生物學家預言,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放進大腸桿菌的培養液里,成功地製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,細菌發電才有了重大突破,英國化學家讓細菌在電池組裡分解分子,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。在細菌發電期間,還要往電池裡不斷地XX,用以攪拌細菌培養液和氧化物質的混和物。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%,遠遠高於現在使用的電池的效率,而且還有10%的潛力可挖掘。只要不斷地往電池裡添入糖就可獲得2安培電流,且能持續數月之久。
  利用細菌發電原理,還可以建立細菌發電站。在10米見方的立方體盛器里充滿細菌培養液,就可建立一個1000千瓦的細菌發電站,每小時的耗糖量為200千克,發電成本是高了一些,但這是一種不會污染環境的"綠色"電站,更何況技術發展后,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,細菌發電的前景十分誘人。
  現在,各發達國家如八仙過海,各顯神通:美國設計出一種綜合細菌電池,是由電池裡的單細胞藻類首先利用太陽光將二氧化碳和水轉化為糖,然後再讓細菌利用這些糖來發電;日本將兩種細菌放入電池的特製糖漿中,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電;英國則發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。
  而且現在,各種不同的細菌電池相繼問世。例如有一種綜合細菌電池,先由電池裡的單細胞藻類利用日光將二氧化碳和水轉化成糖,然後再讓細菌利用這些糖來發電。還有一種細菌電池則是將兩種細菌放入電池的特製糖漿中,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電。
  人們還驚奇地發現,細菌還具有捕捉太陽能並把它直接轉化成電能的"特異功能"。最近,美國科學家在死海和大鹽湖裡找到一種嗜鹽桿菌,它們含有一種紫色素,在把所接受的大約10%的陽光轉化成化學物質時,即可產生電荷。科學家們利用它們製造出一個小型實驗性太陽能細菌電池,結果證明是可以用嗜鹽性細菌來發電的,用鹽代替糖,其成本就大大降低了。由此可見,讓細菌為人類供電已不是遙遠的設想,而是不久的現實

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。這些東西由於不可消化,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。剩餘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維生素K比它們需要的多,所以它們非常慷慨地把多餘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。儘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複雜關係,以及它們同人這個宿主之間的相互作用。這是一個動態的系統,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彙集你所選擇的細菌的種類。當你的飲食結構從母乳變為牛奶,又變成不同的固體食物時,你的體內又會有新的細菌來佔據主導地位了。
  積聚在大腸壁上的細菌是經歷過艱難旅程后的倖存者。從口腔開始經過小腸,他們受到消化酶強酸的襲擊。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裡的細菌爭奪空間和營養。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禦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,檢查一下標籤,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

  2010年3月,據《中國日報》報道,美國科學家近日發現,生長在每個人手上的細菌也是獨一無二的!警方通過辨識它們,同樣可以獲得破案線索。
  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滑鼠上採集細菌樣本,然後又從數量眾多的,他們未接觸過的鍵盤、滑鼠上採集細

細菌在洗手後幾小時又「死灰復燃」。

菌樣本。經過對這些樣本的DNA比較,科學家們發現,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」。

培養的方法

  常用的細菌培養基

1.牛肉瓊脂

  牛肉膏0.3克 ,蛋白腖1.0克,氯化鈉0.5克,瓊脂1.5克,
  水100毫升
  在燒杯內加水100毫升,放入牛肉膏、蛋白腖和氯化鈉,用蠟筆在燒杯外作上記號后,放在火上加熱。待燒杯內各組分溶解后,加入瓊脂,不斷攪拌以免粘底。等瓊脂完全溶解后補足失水,用10%鹽酸或10%的氫氧化鈉調整pH值到7.2~7.6,分裝在各個試管里,加棉花塞,用高壓蒸汽滅菌30分鐘。

2.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克蛋白腖。在燒杯上做好記號,煮沸,轉用文火燉2小時。過濾,濾出的肉末乾燥處理,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。

3.根瘤菌

  葡萄糖10克磷酸氫二鉀 0.5克
  碳酸鈣3克 硫酸鎂0.2克
  酵母粉 0.4克瓊脂 20克
  水1000毫升 1%結晶紫溶液1毫升
  先把瓊脂加水煮沸溶解,然後分別加入其他組分,攪拌使溶解后,分裝,滅菌,備用。
  其他
  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 ="baike.php?name=%E7%B4%B0%E

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