基本介紹
細菌的發現,細菌的形態,細菌的繁殖,細菌的種類,根據形態分類,古細菌,根據類別分類,用途與危害,細菌發電,細菌益腸胃,識別身份,細菌帶有磁性,發現,原因,培養的方法,牛肉膏瓊脂,馬鈴薯,根瘤菌,分布,相關資料,書籍,電影,細菌與生物鏈,區別,與病毒的區別,與真菌的區別,臨床檢驗,檢驗前,檢驗中,檢驗後,細菌合成,
細菌的發現
細菌最早是被荷蘭人列文虎克（Antonie 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，並發明了“巴氏消毒法”，被後人譽為“微生物之父”。
細菌這個名詞最初由德國科學家埃倫伯格（Christian 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”。
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（Antonie 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。
細菌的形態
一、基本形態與大小
（1）球菌：
球菌是外形呈圓球形或橢圓形的細菌，直徑0.5～1微米，有以下幾種類型：①單球菌：單獨存在，如尿素小球菌；②雙球菌：如肺炎雙球菌；③鏈球菌：如乳酸鏈球菌；④四聯球菌：形成的4個細胞排列在一起，成田字，如四聯球菌；⑤八疊球菌：如尿素生孢八疊球菌；⑥葡萄球菌：如金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)。
（2）桿菌：
外形為桿狀的細菌稱桿菌，常有長寬接近的短桿或球桿狀菌，如甲烷短桿菌屬(Methano—brevibacter)；長寬相差較大的棒桿狀或長桿狀菌，如枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、梭狀桿菌(Bacterium fusiformis)；分枝狀或叉狀菌，如雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)；竹節狀(兩端平截)，如炭疽芽孢桿菌(Bacillusanthracis)等。
按桿菌細胞的排列方式不同則有成對的雙桿菌、呈鏈狀的鏈桿菌，另外，常有柵狀、“八”字狀以及由鞘衣包裹在一起的絲狀等多種。典型的桿菌有大腸桿菌、枯草桿菌、鏈桿菌、變形桿菌。
（3）螺旋狀：
螺旋狀的細菌稱螺旋菌，一般長5～50微米，寬0.5～5微米，根據菌體的彎曲可分為：①弧菌(Vibrio)：螺旋不足一環者呈香蕉狀或逗點狀，如霍亂弧菌(Vibrio cholerae)；②螺菌(Spirillum)：滿2～6環的小型、堅硬的螺旋狀細菌，如小螺菌(Spirillum minor)；③螺旋體(Spirochaeta)：旋轉周數多(通常超過6環)、體長而柔軟的螺旋狀細菌，如梅毒螺旋體(Treponema paUidum)。
二、細菌的結構
細菌的結構分為基本結構和特殊結構。基本結構是各種細菌都具有的結構，包括細菌的細胞壁、細胞膜、細胞質、核質。某些細菌特有的結構稱為特殊結構，包括細菌的莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞。
細胞壁
細胞壁（cell wall) 位於菌細胞的最外層，包繞在細胞膜的周圍，組成較複雜，並隨細菌不同而異。革蘭陽性菌和革蘭陰性菌細胞壁的共有組分為肽聚糖，但各自有其特殊組分。
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-乙醯葡糖胺和N-乙醯胞壁酸構成雙糖單元，以β-1,4糖苷鍵連線成大分子。N-乙醯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（革蘭陽性菌）或肽鍵（革蘭陰性菌）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。
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協助細胞運動和生長，分裂和鞭毛運動；⑥賦予細菌特定的抗原性以對抗生素和噬菌體的敏感性。
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，形成細胞壁缺陷的變異菌株；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
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餘個。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，而不像真核細胞的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，大部分游離於細胞質中。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與鏈黴素很敏感，50S的大亞單位對紅黴素與氯黴素很敏感。
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，常用作基因重組與基因轉移的載體。
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。
莢膜
許多細菌的最外表還覆蓋著一層多糖類物質，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。細菌莢膜的纖絲還能把細菌分泌的消化酶貯存起來，以備攻擊靶細胞之用。
另外在細菌入侵免疫系統時，莢膜可以防止免疫系統識別細菌，從而存活下來。
鞭毛
菌毛
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。前者與細菌吸附和侵染宿主有關，後者為中空管子，與傳遞遺傳物質有關。
芽孢
有些細菌在生長發育的後期，個體縮小，細胞壁增厚，形成芽孢。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。
芽孢的生命力非常頑強，有些湖底沉積土中的芽孢桿菌經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。發芽後成為細菌的細胞壁。
5．外膜（outer membrane）：也是由細菌細胞膜形成的。
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。
細菌的繁殖
細菌是非常微小而又原始的生物，所以它們的繁殖方式及在培養基上的生長情況與高等動植物細胞有較大的差異。
一、細菌的繁殖方式
細菌主要以無性二分裂方式繁殖(裂殖)，即細菌生長到一定時期，在細胞中間逐漸形成橫隔，由一個母細胞分裂為兩個大小相等的子細胞。細胞分裂是連續的過程，分裂中的兩個子細胞形成的同時，在子細胞的中間又形成橫隔，開始細菌的第二次分裂。有些細菌分裂後的子細胞分開，形成單個的菌體，有的則不分開，形成一定的排列方式，如鏈球菌、鏈桿菌等。
採用電子顯微鏡研究細菌的分裂過程表明：細菌細胞分裂大致可經過核物質與細胞質分裂、橫隔壁形成和子細胞分離等過程。細菌細胞分裂時，核質DNA與中介體或細胞膜相連，首先DNA複製並向細胞兩端移動，與此同時，細菌細胞膜向內凹陷並形成一垂直於細胞長軸的細胞質隔膜，使細胞質和核質均勻分配到兩個子細胞中。其次細胞形成橫隔壁，在細胞膜不斷內陷，形成子細胞各自的細胞質膜同時，母細胞的細胞壁也從四周向中心逐漸延伸。最後，逐漸形成子細胞各自完整的細胞壁。接著，子細胞分裂，形成兩個大小基本相等的子細胞。
細菌繁殖速度快，一般細菌約20～30min便分裂一次，即為一代。接種子肉湯培養中的細菌在適宜的溫度下迅速生長繁殖，肉湯很快即可變渾濁，表明有細菌的大量生長，有些細菌，如結核分枝桿菌的繁殖速度較慢，需要15-18小時才能繁殖一代。
二、細菌的菌落特徵
當細菌劃線接種到固體平板培養基上後，在適宜的培養條件下。細菌便迅速生長繁殖。由於細菌細胞受固體培養基表面或深層的限制，故不能像在液體培養基中那樣自由擴散，因此繁殖的菌體常聚集在一起，形成了肉眼可見的細菌集落，通常稱之為菌落(colony)。由於平板劃線的分散作用，單個菌落來源於細菌的一個細胞，生長一定時間後便肉眼可見，挑選一個菌落移種到另一固體斜面培養基上，即可獲得細菌的純培養。
各種細菌在一定條件下形成的菌落均具一定的特徵，包括菌落的大小、形狀、光澤、顏色、硬度、透明程度等．所以細菌菌落特徵是細菌菌種鑑定的重要依據，在細菌分類學上具有重大意義。
菌落特徵決定於組成菌落的細胞結構與生長行為，如細菌的莢膜，它的存在與否和菌落形態等有直接關係。肺炎鏈球菌因具有莢膜就形成光滑型菌落，其表面光滑黏稠，不具莢膜的菌株形成的菌落為粗糙型，菌落表面乾燥、有皺摺，表明菌落特徵和細菌細胞的結構密切相關。
菌落的形狀和大小不僅決定於菌落中細胞的特性，而且也受到周圍菌落的影響，菌落靠得太近，由於營養物質有限，有害代謝物的分泌和積累，因而生長受到抑制。所以在平板分離菌種時，常可看到平板上互相靠近的菌落都較小，而那些分散開的菌落均較大。，即使在同一菌落中，由於各個細菌細胞所處的空間位置不同，在營養物的攝取及空氣供應等方面亦都不一樣，所以在生理上、形態上亦或多或少會有所差異。
在平板培養基上形成的菌落往往有三種情況，即表面菌落、深層菌落和底層菌落，上面所介紹的菌落特徵都是指表面菌落。某些細菌在明膠培養基中生長繁殖時，能產生明膠酶水解明膠。如果將這些菌種穿刺接種在盛有明膠培養基的試管中，則由於明膠被水解形成不同形狀的溶解區，由於一定的細菌形成一定形狀的溶解區，所以是細菌分類的項目之一。
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游離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。
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）進入受菌，而與後者發生基因重組的現象。
致病性：
吸附：細菌能以它表面的特殊成分和結構附著於寄主體表或各器官的上皮黏膜，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蛋白吸附於咽部黏膜等。
侵入機體：分三種不同現象：
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，並產生氨損傷組織，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和羊水中大量生長，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。
代謝
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。
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
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。
細菌的種類
並可根據形狀分為三類，即：球菌、桿菌和螺旋菌（包括弧菌、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。細菌很小，只能用顯微鏡才能看見。
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，例如乳酪及優酪乳的製作、部分抗生素的製造及廢水的處理等，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於其他植物細胞。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，卵細胞和精子（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。
根據形態分類
細菌的結構十分簡單，原核生物，沒有成形的細胞核，沒有膜結構的細胞器例如線粒體和葉綠體，但是有細胞壁，有的細菌還有鞭毛和莢膜，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。鞭毛可以幫助細菌運動。
細菌
細菌古細菌
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型胺基酸和二氨基庚二酸。
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，濕熱滅菌比干熱效果強，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，在乾痰中保存數月後仍有傳染性，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260nm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，但在照射後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，染料放出的螢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如有機酸、醇、肥皂等也可使一些細菌不生長或溶解。
根據類別分類
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
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
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
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太空人的尿液和活細菌。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充氣，用以攪拌細菌培養液和氧化物質的混合物。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，更何況技術發展後，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。
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"。美國科學家在死海和大鹽湖里找到一種嗜鹽桿菌，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構想，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和維生素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匯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占據主導地位了。
積聚在大腸壁上的細菌是經歷過艱難旅程後的倖存者。從口腔開始經過小腸，他們受到消化酶和強酸的襲擊。那些在完成旅行後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貼上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，優酪乳就是其中的一種。在你喝下一瓶優酪乳的時候，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》報導，美國科學家發現，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。
細菌帶有磁性
發現
1975年，布萊克摩爾博士在實驗中發現了一個怪現象，當他在顯微鏡下觀察含有微生物的水滴時，發現有些細菌很快地向顯微鏡靠北的一邊移動。布萊克摩爾博士以為實驗靠北面的窗子射入了更多的光線，誘使這些小東西朝北遊動。於是，他換了一個位置，觀測到的現象卻與先前一樣。他又試驗了其他幾種有可能影響細菌遊動方向的因素，細菌並不受這些因素的影響仍舊向北遊動。
布萊克摩爾想到鴿子能夠依靠地球磁場來為自己導航的現象，他從中得到啟示，是否是磁場影響了這些細菌的遊動方向呢？他決定用磁鐵試一試。當他在顯微鏡附近放一塊磁鐵再觀察時，看到細菌朝磁鐵的北極方向游去。
科學家們又在南半球發現了向南的細菌。科學家還發現，南半球的細菌大多向南運動，赤道附近的細菌向兩級的數目大致相同。
原因
培養的方法
常用的細菌培養基
牛肉膏瓊脂
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後，放在火上加熱。待燒杯內各組分溶解後，加入瓊脂，不斷攪拌以免粘底。等瓊脂完全溶解後補足失水，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。
馬鈴薯
取新鮮牛心（除去脂肪和血管）250克，用刀細細剁成肉末後，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乾牛心，滅菌，備用。
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
分布
細菌是非常古老的生物，大約出現於37億年前。
微生物大量分布於有食物，潮濕，合適的溫度，適於它們繁殖和生長的地方。細菌可以被氣流從一個地方帶到另一個地方。人體是大量細菌的棲息地；可以在皮膚表面、腸道、口腔、鼻子和其他身體部位找到。它們存在於人類呼吸的空氣中，喝的水中，吃的食物中。
細菌廣泛分布於土壤和水中，或者與其他生物共生。
相關資料
書籍
《GERMS!GERMS!GERMS!》（《細菌！細菌！細菌！》）的故事書。[美]bobbi katz（鮑比·卡茲）
《瘟疫的力量 ——人類與微生物的殊死鬥爭》[德]克勞迪婭·艾伯哈特-麥茲格 雷拉德·瑞斯 合著
《Methods in Practical Laboratory Bacteriology》Henrik Chart (Editor}
《細菌王國入侵地球》繪本[中]東方一傑（龍偉）繪。上百種微生物造型猶如純粹想像力的集中爆發。
電影
《鼠疫》
《致命拜訪》妮科爾基德曼
《12隻猴子》
《刀鋒戰士2》
《生化危機》
《末日病毒》
細菌與生物鏈
大部分細菌是分解者，處在生物鏈的最底層。還有一部分細菌是消費者和生產者。比如硫細菌，鐵細菌等，他們是化能合成異養型，屬於生產者，可以利用無機物硫鐵等製造自身需要的有機物。而根瘤菌則是消費者，它們與豆科植物互利共生，消耗豆科植物光合作用所生產的有機物，因此為消費者。當然，細菌最主要的作用還是分解者，如果沒有細菌真菌等微生物，世界將是屍體的海洋。
區別
與病毒的區別
細菌和病毒同屬於微生物，只有在顯微鏡下才能看到。但兩者是截然不同的東西。
病毒是一類個體微小，無完整細胞結構，由蛋白質和核酸組成，必須在活細胞內寄生並複製的非細胞型微生物。
細菌和病毒均屬於微生物。在一定的環境條件下，細菌和病毒都可以在人體中增殖，並可能導致疾病發生。細菌較大，用普通光學顯微鏡就可看到，它們的生長條件也不高。病毒則比較小，一般要用放大倍數超過萬倍的電子顯微鏡才能看到。病毒沒有自己的生長代謝系統，它的生存靠寄生在宿主(如人)和細胞中依賴他人的代謝系統。也是因為如此，目前抗病毒的特殊藥物不多。有一點值得指出的是，在人們身體的許多部位都有細菌的增殖。醫學上稱之為正常茵群，它們與我們和平相處，互惠互利。而在任何情況下從機體中發現病毒都非正常狀況。因為只有侵入我們的活組織細胞中這些病毒才能存活。
病毒與細菌不同之處是，病毒沒有細胞結構，可以說是最低等的生物，但是它的能耐可不小，人類的疾病從小的感冒到大的癌症都和它有關係。細菌是由單細胞或多細胞組成的簡單生物，和植物一樣，有細胞壁，而人的細胞是沒有細胞壁的，這就是很多抗生素殺菌的原理。比如破壞它的細胞壁或者阻止合成細胞壁，細菌就死掉了，而人沒有這個結構，所以對人無影響。
病毒：構造很簡單，外面是一層蛋白質，稱為病毒外殼。蛋白質外殼內部包裹著病毒的遺傳物質，可以是DNA，也可以是RNA。病毒自己不能完成新陳代謝，也不能完成繁殖，需要寄生在其它細胞內完成。病毒和細菌的絕大部分是對人類沒有害的，有害的只是很小的一部分。
病毒和細菌可以通過結膜到達血液中，說明它能夠抵抗溶菌酶的消化降解。細菌和病毒共有的生物元素是C、H、O、N、P。細菌一般可在特定培養基上培養，而病毒一般不能。
與真菌的區別
細菌和真菌的名稱中均有一個“菌”字，同屬微生物，但兩者在生物類型、結構、大小、增殖方式和名稱上卻有著諸多不同。比較如下：
1．生物類型：一是就有無成形的細胞核來看：細菌沒有核膜包圍形成的細胞核，屬於原核生物；真菌有核膜包圍形成的細胞核，屬於真核生物。二是就組成生物的細胞數目來看：細菌全部是由單個細胞構成，為單細胞型生物；真菌既有由單個細胞構成的單細胞型生物（如酵母菌），也有由多個細胞構成的多細胞型生物（如食用菌、黴菌等）。
2．細胞結構：細菌和真菌都具有細胞結構，屬於細胞型生物，在它們的細胞結構中都具有細胞壁、細胞膜、細胞質，但卻存在諸多不同，具體表現在：一是細胞壁的成分不同：細菌細胞壁的主要成分是肽聚糖，而真菌細胞壁的主要成分是幾丁質。二是細胞質中的細胞器組成不同：細菌只有核糖體一種細胞器；而真菌除具有核糖體外，還有內質網、高爾基體、線粒體、中心體等多種細胞器。三是細菌沒有成形的細胞核，只有擬核；真菌具有。四是細菌沒有染色體，其DNA分子單獨存在；真菌細胞核中的DNA與蛋白質結合在一起形成染色體（染色質）。
3．細胞大小：原核細胞一般較小，直徑一般為1μm~10μm；真核細胞較大，直徑一般為10μm~100μm。
4．增殖方式：細菌是原核生物，為單細胞型生物，通過細胞分裂而增殖，具有原核生物增殖的特有方式——二分裂；真菌為真核生物，細胞的增殖主要通過有絲分裂進行，因真菌種類的不同其個體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。
臨床檢驗
臨床細菌學檢驗在檢驗醫學中具有特殊的位置，主要表現在它的高風險性（如腦脊液培養結果正確與否直接關係到患者的生死）、高干擾性（如標本採集、運送等過程中的諸多因素都會干擾檢出率和正確率）、高技術性和高嚴謹性（準確表達、報告和解釋結果直接影響治療的成敗）。因此，細菌培養和藥敏試驗等屬於高度複雜的試驗範疇。
由於致病菌的多樣性和變異性，臨床細菌學始終是一門知識更新和發展較快的學科。為此，從事臨床細菌檢驗的醫師和技師必須具有較好的業務素質和敬業精神，要勤於學習和探索，要有嚴謹求實的作風和對新事物的敏感性，這是高質量完成細菌檢驗任務的首要條件。
細菌檢驗的全面質量管理是一個連續的質量管理過程，包括從患者準備，申請單書寫，標本採集、標識、保存、運送、處理和檢驗，結果分析和報告，直至醫師的理解和套用（診治）。為了有效地對這一過程進行全面質量管理，本文從檢驗前、檢驗中和檢驗後三個方面提出相關要求。
檢驗前
（一）檢驗項目的申請
細菌檢驗項目的申請要有針對性和合理性。臨床醫師應在熟悉人體各部位正常菌群以及常見致病菌的基礎上，結合感染患者的症狀、體徵，科學地提出檢驗申請。對於有感染跡象者（WBC增高，中性粒細胞升高，CRP>20mg/L等），應儘快申請做細菌培養與藥敏試驗，並力爭在使用抗菌藥物之前送檢標本，以便及時獲得致病菌的有關資料和藥敏結果，正確選用抗菌藥。對於低臨床價值的細菌標本，如口腔和腸內容物、直腸周圍膿腫、褥瘡、多毛的膿腫、惡露、嘔吐物、Foley導管尖等，由於易受正常菌群的污染，細菌培養價值較低，一般不做細菌培養；必須申請細菌培養時，其結果應結合臨床分析。由於細菌檢驗的特殊性，細菌檢驗申請單必須提供臨床信息，特別應說明患者是否使用過抗菌藥以及使用過何種抗菌藥，以便於實驗室有的放矢地抵消抗菌藥的作用，提高細菌培養陽性率。
（二）檢驗標本的採集、保存、運送和驗收
1．患者的準備 主要包括兩個方面：一是做好採集部位的清潔和消毒工作，防止正常菌群的污染；二是耐心細緻地交待患者，使其主動配合以便採集到有價值的標本。
2．標本採集 標本正確採集十分重要，其目的是千方百計捕捉病原菌並保持其活性，以提高檢出率，同時又要儘可能避免非病原菌的污染和干擾。為此，要根據各種感染性疾病和目標病原菌的不同特點，正確合理地確定採樣部位、時機和次數。要選用恰當的採樣器材並嚴格按規範操作。一般來講，採樣量多一些有利於病原菌的檢出，但應以不影響患者健康和便於操作為前提，因此採樣量要恰當。
3．標本保存與送檢 盛標本的容器應無菌、不漏和便於密封。要根據目標病原菌的特點決定是否使用保菌液、運送液或增菌液，以及選擇何種保菌液、運送液或增菌液。標本採集後應儘可能立即送檢。如不能及時送檢，要根據目標病原菌的特點確定保存條件（如溫度等），在規定的時間內送到實驗室。
4．驗收和登記 標本的驗收和登記要有專人負責。驗收的內容主要包括：採樣時間與送檢時間（注意時間間距）以及送檢條件是否符合保存致病菌活力的要求；盛標本容器是否有溢漏和污染；申請單是否填寫完整；標本標識是否與申請單一致和唯一等。對不合格的標本要拒收，並向送檢醫護人員說明拒收原因，告知正確送檢的要求，囑其重新採集和送檢標本。
以上各項均與細菌檢驗的質量密切相關，檢驗科（細菌室）應與臨床科室通過共同研討，認真制定有關的要求和標準操作程式，並嚴格執行。
檢驗中
（一）致病菌分離鑑定
1．標本（細菌）的接種、分離和鑑定
根據標本和檢驗目的的不同接種不同的培養基。對陽性培養要分離純化，然後進行分群和種屬鑑定。整個操作過程要按標準操作程式（SOP）進行，不得隨意更改操作程式，對於疑難菌株，要查閱文獻、組織會診，不能草率作出結論。
2．檢驗過程的記錄和結果報告
檢驗過程中所見現象和發現的問題，均應如實地記錄，以便於分析實驗結果，作出正確結論和發出可信的報告，亦可作為今後總結和改進工作的依據。所發報告內容要登記，以便查詢；如原（初步）報告有誤或不完善，應發糾正報告。
（二）藥敏試驗質控
藥敏試驗應嚴格按最新發布的NCCLS所規定的培養基、操作方法、藥敏紙片和判定標準進行。為了監控試驗過程的質量，必須做好藥敏質控。
1．常用的藥敏質控標準菌株
NCCLS從美國菌種收集中心（ATCC）選擇推薦了一些菌株作為質控標準株（見表1）。
2．質控株的保存
儘管質控標準株比其他一些菌株藥敏結果是相對穩定的，但反覆多次的傳代不可避免地會造成菌株的變異。為防止變異，必須將標準株凍乾保存。每月從凍乾株中復甦1次，種入大豆胰酶消化肉湯中（厭氧菌可用GAM肉湯等）作為工作株。工作株可存於4℃～8℃，並於每周轉種1次。通常工作株轉種4～5次後即須棄去。在質控中，如發現工作株結果有疑問，應予以更換。反覆傳代亦易使其敏感性變異，特別是銅綠假單胞菌（ATCC 27853），將會丟失對脲基青黴素的敏感性。如無凍乾條件時，可將質控株置入：①含10～15%甘油的大豆胰酶消化肉湯，或②脫纖維羊（或兔）血，或③脫脂奶，或④含50%小牛血清的肉湯，存於-20℃以下環境中（最好－60℃以下），亦可防止變異。
3．藥敏質控方法
質控株應每天隨臨床分離株一道進行藥敏試驗，質控株的藥敏結果如果在質控允許範圍內（參見最新CLSI檔案），說明實驗條件符合要求，結果可信；若藥敏結果在質控允許範圍外，則實驗中可能存在差錯。由於質控允許範圍的最大值與最小值是質控株在標準條件下多次重複實驗的95%可信限，故20次連續質控結果中僅允許1次落在範圍外，但不能偏離質控允許範圍中間值[（最大值+最小值）/2]4個標準差。由於允許範圍恰好包括4個標準差，故落在允許範圍外的抑菌圈直徑一定要在離中間值一個允許範圍（中間值±1個允許範圍）之內。此外，20次或更多次藥敏結果的平均值應接近中間值。如果20次連續質控結果中≥2次或30次中有≥4次結果超出了允許範圍，則提示實驗過程中存在問題，必須查找原因加以解決。常規的藥敏質控可按下法進行：連續測定某藥對質控株的藥敏結果，每天一次，共測20或30天，取得20或30個值。⑴如果20個值中僅有一個值，或30個值中僅有三個以下的值超出允許範圍，則結果基本可信，可改每天質控一次為每周一次。此後，若某周出現一次質控值超出允許範圍，則於當天查找原因（包括用錯紙片和質控株，菌株污染，孵育條件錯誤等），經糾正明顯錯誤後重測，如結果在允許範圍內可繼續每周一次的質控；如未能找出明顯原因則需採取立即糾正措施：連續質控五天，每天一次：①若五次結果皆在允許範圍以內，則繼續每周一次的質控；②五次結果只要有一次失控，則存在系統誤差，需進行增加的糾正措施：查找到原因，然後改每周一次質控為每天一次，完成20（或30）天質控，其間失控次數若在一次（或三次）以內，則再改為每周一次。⑵如果有兩個（或四個）以上的值超過允許範圍，則繼續做每天一次的質控。⑶每當改變試劑、藥敏紙片和培養基等時，均要重新進行連續20（或30）天的質控。⑷每次失控均要查找原因，糾正後才能發出報告。
（三）培養基、試劑和染色的質控
1．培養基的質控
培養基的好壞直接關係到能否從標本中分離到病原菌，是否出現典型的生化反應現象等關鍵所在。我國大部分實驗室都是自行製備，注意在培養基製備過程中應嚴格控制。製備後及使用前嚴格檢查，妥善保存。標明製備日期、失效期、組成、名稱批號等。
培養基的質控主要包括以下四個方面：①無菌試驗，每批培養基在高壓或過濾除菌後均要抽取樣本進行培養，以證實無菌生長。②支持生長試驗，以適宜的菌株接種，經培養應生長良好。③選擇和抑制生長試驗，對選擇性培養基應至少分別選1株可生長、1株被抑制菌進行接種培養，可生長菌應生長良好，被抑制菌應不能生長。④生化反應培養基至少應分別選陽性和陰性反應菌株各1株，以證實應有的反應。常用的質控菌見表2，請正確選用。
2．生化反應試紙和試劑的質控
試紙和試劑無論是外購的還是自製的，在使用時一定要註明開啟時間和失效期。測定代謝產物的試紙或試劑，要用已知陽性和陰性的菌株進行測試，並作好測試記錄。測定代謝產物的試劑，要防止細菌的污染。觸酶、氧化酶、凝固酶試劑在開瓶時以及使用中，每天至少要分別用一陽性和陰性菌測試1次。桿菌肽、Optochin、ONPG、XV紙片（條）在開瓶時以及使用中，每周至少要分別用一陽性和陰性菌測試1次（XV紙片僅做陽性菌）。用於分枝桿菌鑑定的試劑在開瓶或配製時，以及每次使用時，均要做陽性菌對照（鐵的攝取試驗還要做陰性對照）。抗血清在開瓶時和使用中每月需分別用陽性反應和陰性反應菌做1次測試。抗原檢測試劑和DNA探針在每次操作時，均要設陰、陽性對照。其他試劑和紙片僅在開瓶或配製時，做1次陰、陽性反應測試即可。各種常用試紙和試劑的質控菌和預期結果見表3。
3．染色的質控 常用染色的質控要求見表4，質控結果應作好記錄。
（四）儀器設備質量監測
實驗室內的各種儀器設備的運行情況，應每天進行監測，每一儀器均要有專人按使用說明書要求進行維護保養，儀器上要附有運行記錄卡，每天由維護保養人記錄溫度等指標的變化情況。一旦發現異常或失控，應立即查找原因並進行維修。
（五）積極參加室間質評
要按規定參加細菌學的室間質評，對實驗室質控水平進行全面評估，不斷提高檢測水平。
檢驗後
檢驗工作完成後，要綜合檢驗結果，正確及時地發出報告。陽性結果應先通知醫師，以爭取時間搶救患者。對於可疑的陰性結果或與臨床不符的結果，要與醫師共同探討，找出可能的原因，不斷提高診斷水平。對於所分離的特殊菌株，最好設法保存，以利於今後的研究工作。經常徵求醫護人員和患者的意見，加強相互間的溝通，重視醫師和患者的投訴和抱怨，定期對質量管理工作進行評價，作出書面總結。要求全體檢驗人員都知道存在的問題和克服的辦法，不斷調整和改進質量管理體系。
細菌合成
2016年3月28日科學家在實驗室中製造了一個人工細菌基因組，只包括生命所需的最少量基因。這一成果使得為了特定任務——如清除石油——而定製基因組的合成生物體成為可能。這種人工細菌能夠代謝營養物質並自我複製（分裂和增殖）。它只具有473個基因，相比之下，自然界中的細菌往往具有數千個基因。不過，研究團隊目前還不知道該基因組中149個基因的確切功能。
