细菌
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| 細菌 | ||
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 大腸桿菌 (Escherichia coli) |
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| 分类 | ||
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| 門 | ||
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產水菌門(Aquificae) |
細菌(Bacteria)是生物的主要類群之一。它們多數只能在顯微鏡下看到，一般是單細胞，細胞結構簡單，缺乏細胞核、細胞骨架以及細胞器，比如線粒體和葉綠體。由於這些特徵，細菌屬於原核生物（原核生物的另一類是古菌(Archaea)。或者本類群稱作真細菌(Eubacteria)，而另一類爲古細菌(Archaebacteria)）。與原核生物相反，具有更複雜細胞結構的生物被稱爲真核生物(Eukaryota 或 Eukarya)。
細菌是所有生物中數量最多的。它們廣泛分佈於土壤和水中，或者與其他生物共生。很多病原體是細菌。細菌非常小，通常大小只有0.5到5.0微米，儘管有一些直徑可達0.75毫米（硫珠菌(Thiomargarita)）。細菌通常像植物和真菌一樣，具有細胞壁，但其組成不同，爲肽聚糖。很多細菌利用鞭毛運動，其結構也與其他生物不同。
目录 |
[编辑] 历史
细菌这个名词最初由德国科学家埃倫伯格(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，意為“小棍子”。
1866年，德国动物学家海克尔(Ernst Haeckel, 1834-1919)建议使用“原生生物”，包括所有单细胞生物（细菌、藻类、真菌和原生动物）。
1878年，法国外科医生塞迪悅(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。
因为细菌是单细胞微生物，用肉眼无法看见，需要用显微镜来观察。1683年，列文虎克(Antony van Leeuwenhoek, 1632–1723)最先使用自己设计的单透镜显微镜观察到了细菌，大概放大200倍。路易·巴斯德(Louis Pasteur, 1822-1895)和罗伯特·科赫(Robert Koch, 1843-1910)指出细菌可导致疾病。
[编辑] 繁殖
细菌可以以无性或者遗传重组两种方式繁殖，最主要的方式是以二分裂法这种无性繁殖的方式：一个细菌细胞细胞壁横向分裂，形成两个子代细胞。并且单个细胞也会通过如下几种方式发生遗传变异：突变（细胞自身的遗传密码发生随机改变），轉化（无修饰的DNA从一个细菌转移到溶液中另一个细菌中），轉染（病毒的或细菌的DNA，或者两者的DNA，通过噬菌体转移到另一个细菌中），细菌接合（一个细菌的DNA通过两细菌间形成的特殊的蛋白质结构，接合菌毛，转移到另一个细菌）。细菌可以通过这些方式获得DNA，然后进行分裂，将重组的基因组传给后代。许多细菌都含有包含染色体外DNA的质粒。
处于有利环境中时，细菌可以形成肉眼可见的集合体，例如菌簇。
[编辑] 代谢
| 生物分类 |
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| 科学分类法 |
| 阶元分类 |
| 域 | 界 | 门 |
| 纲 | 目 | 科 |
| 属 | 种 | 亚种 |
| 双名法 |
| 非细胞生物 |
| 原核生物 |
| 真核生物 |
| •动物 |
| •真菌 |
| •植物 |
| •原生生物 |
| 五界法 |
| 原核生物界 |
| 原生生物界 |
| 真菌界 |
| 植物界 |
| 动物界 |
| 四界法 |
| 菌界 |
| 原生生物界 |
| 植物界 |
| 动物界 |
| 三域法 |
| 古细菌域 |
| 细菌域 |
| 真核生物域 |
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。
光合自养菌包括蓝细菌，它是已知的最古老的生物，可能在制造地球大气的氧气中起了重要作用。其他的光合细菌进行一些不制造氧气的过程。包括绿硫细菌，绿非硫细菌，紫硫细菌，紫非硫细菌和太陽桿菌。
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，称为需养菌；另一些只能在没有氧气存在的情况下生长，称为厌养菌；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。
[编辑] 运动
运动型细菌可以依靠鞭毛，细菌滑行或改变浮力来四处移动。另一类细菌，螺旋體，具有一些类似鞭毛的结构，称为轴丝，连接周质的两细胞膜。当他们移动时，身体呈现扭曲的螺旋型。螺旋菌則不具軸絲,但其具有鞭毛。
细菌鞭毛以不同方式排布。细菌一端可以有单独的极鞭毛，或者一丛鞭毛。周毛菌表面具有分散的鞭毛。
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。
[编辑] 形態
桿菌，球菌，螺旋菌，弧菌
[编辑] 分类地位
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。最近随着基因测序，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。
通過研究rRNA序列，美國微生物學家伍兹(Carl Woese)於1976年提出，原核生物包含两个大的類群。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，但是三域系統获得了普遍的认同。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。
[编辑] 细菌分类
细菌可以按照不同的方式分类。细菌具有不同的形状。大部分细菌是如下三类：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。另一类，弧菌，是逗号形。
细菌的结构十分简单，原核生物，没有膜结构的细胞器例如线粒体和叶绿体，但是有细胞壁。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”来源于丹麥細菌學家革蘭(Hans Christian Gram)，他发明了革兰氏染色。
有些细菌细胞壁外有多糖形成的荚膜，形成了一层遮盖物或包膜。荚膜可以帮助细菌在干旱季节处于休眠状态，并能储存食物和处理废物。
[编辑] 用处和危害
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。
在土壤中，微生物中固氮菌的酶将氮气转化为氨，可以讓植物利用，这些微生物位于根系周围（包括根表面和经轻微晃动后仍附着在根上的土壤）。一些细菌可以利用氮气分子作为氮源，将其转化为含氮化合物，称为固氮。另外一些细菌与人类或其他生物共生。例如，存在于肠道内的细菌，如乳酸菌可以帮助阻止具有潜在威胁的有害微生物生长，以及分泌具有益人體的物質提供少量的維生素。
细菌具有非凡的降解各种有机化合物的能力。高度专一的微生物在特定种类的有机化合物的矿化过程中起了重要作用。例如，植物组织中大量存在的纤维素的分解主要由一類需氧细菌噬胞菌(Cytophaga)来完成的。
细菌通常与酵母和霉菌一起被用于醱酵食物，例如干酪、泡菜、酱油、醋、酒、酸奶等。使用生物技术，可以将细菌经基因工程修饰后用于生产药物，例如胰岛素，或者用于有毒废物的生物处理。
[编辑] 其他
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。
[编辑] 参见
[编辑] 延伸阅读
- Alcamo, I. Edward. Fundamentals of Microbiology. 5th ed. Menlo Park, California: Benjamin Cumming, 1997.
- Atlas, Ronald M. Principles of Microbiology. St. Louis, Missouri: Mosby, 1995.
- Holt, John.G. Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. 9th ed. Baltimore, Maryland: Williams and Wilkins, 1994.
- Stanier, R.Y., J. L. Ingraham, M. L. Wheelis, and P. R. Painter. General Microbiology. 5th ed. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, 1986.
