細菌

細菌是一類沒有細胞核膜和細胞器膜的單細胞微生物，另一類是古細菌(archaea)。細菌是最古老，數(shù)量最多的生物，經(jīng)常存在于土壤中，水中及大多數(shù)多細胞生物的體內(nèi)和體外。

細菌非常小，通常大小只有0.5到5.0微米。研究細菌的科學(xué)，細菌學(xué)，是微生物學(xué)的一個組成部分。細菌這個名詞最初由德國科學(xué)家C.G. Ehrenberg在1828年提出，用來指代某種細菌。這個詞來源于希臘語，βακτηριον意思是“小棍子”。

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。并且單個細胞也會通過如下幾種方式發(fā)生遺傳變異：突變（細胞自身的遺傳密碼發(fā)生隨機改變），轉(zhuǎn)化（無修飾的DNA從一個細菌轉(zhuǎn)移到溶液中另一個細菌中），轉(zhuǎn)導(dǎo)（病毒的或細菌的DNA，或者兩者的DNA，通過噬菌體轉(zhuǎn)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(zhì)結(jié)構(gòu)，接合菌毛，轉(zhuǎn)移到另一個細菌）。細菌可以通過這些方式獲得DNA，然后進行分裂，將重組的基因組傳給后代。許多細菌都含有包含染色體外DNA的質(zhì)粒。

處于有利環(huán)境中時，細菌可以形成肉眼可見的集合體，例如菌簇。

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。

光合自養(yǎng)菌包括藍細菌，它是已知的最古老的生物，可能在制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制造氧氣的過程。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heliobacteria。

正常生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)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(jù)它們對氧氣的反應(yīng)，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，稱為需養(yǎng)菌；另一些只能在沒有氧氣存在的情況下生長，稱為厭養(yǎng)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，螺旋菌，具有一些類似鞭毛的結(jié)構(gòu)，稱為軸絲，連接周質(zhì)的兩細胞膜。當(dāng)他們移動時，身體呈現(xiàn)扭曲的螺旋型。

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(qū)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。大部分細菌是如下三類：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。另一類，弧菌，是逗號形。

細菌的結(jié)構(gòu)十分簡單，原核生物，沒有膜結(jié)構(gòu)的細胞器例如線粒體和葉綠體，但是有細胞壁。根據(jù)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”來源于漢斯·克里斯蒂安·革蘭，他發(fā)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干旱季節(jié)處于休眠狀態(tài)，并能儲存食物和處理廢物。

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(dǎo)致了破傷風(fēng)、傷寒、肺炎、梅毒、霍亂和肺結(jié)核。在植物中，細菌導(dǎo)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。

在土壤中，微生物中固氮菌的酶將氮氣轉(zhuǎn)化為氨，可以讓植物利用，這些微生物位于根系周圍（包括根表面和經(jīng)輕微晃動后仍附著在根上的土壤）。一些細菌可以利用氮氣分子作為氮源，將其轉(zhuǎn)化為含氮化合物，稱為固氮。另外一些細菌與人類或其他生物共生。例如，存在于腸道內(nèi)的細菌，如乳酸菌可以幫助阻止具有潛在威脅的有害微生物生長，以及分泌具有益人體的物質(zhì)提供少量的維生素。

細菌具有非凡的降解各種有機化合物的能力。高度專一的微生物在特定種類的有機化合物的礦化過程中起了重要作用。例如，植物組織中大量存在的纖維素的分解主要由需氧細菌纖維粘菌來完成的。

細菌通常與酵母和霉菌一起被用于酦酵食物，例如干酪、泡菜、醬油、醋、酒、酸奶等。使用生物技術(shù)，可以將細菌經(jīng)基因工程修飾后用于生產(chǎn)藥物，例如胰島素，或者用于有毒廢物的生物處理。