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細(xì)菌(英文名:Bacteria)是生物的主要類群之一,屬于細(xì)菌域。細(xì)菌是所有生物中數(shù)量最多的一類,據(jù)估計,其總數(shù)約有5×1030個[1]。細(xì)菌的個體非常小,目前已知最小的細(xì)菌只有0.2微米長[2],因此大多只能在顯微鏡下看到它們。細(xì)菌一般是單細(xì)胞,細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡單,缺乏細(xì)胞核、細(xì)胞骨架以及膜狀胞器,例如粒線體和葉綠體?;谶@些特征,細(xì)菌屬于原核生物(Prokaryota)。原核生物中還有另一類生物稱做古細(xì)菌(Archaea),是科學(xué)家依據(jù)演化關(guān)系而另辟的類別。為了區(qū)別,本類生物也被稱做真細(xì)菌(Eubacteria)。
臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試輔導(dǎo):細(xì)胞歷史
細(xì)菌這個名詞最初由德國科學(xué)家埃倫伯格(Christian Gottfried Ehrenberg,1795-1876)在1828年提出,用來指代某種細(xì)菌。這個詞來源于希臘語βακτηριον,意為“小棍子”。
1866年,德國動物學(xué)家??藸枺‥rnst Haeckel,1834-1919)建議使用“原生生物”,包括所有單細(xì)胞生物(細(xì)菌、藻類、真菌和原生動物)。
1878年,法國外科醫(yī)生塞迪悅(Charles Emmanuel Sedillot,1804-1883)提出“微生物”來描述細(xì)菌細(xì)胞或者更普遍的用來指微小生物體。
因為細(xì)菌是單細(xì)胞微生物,用肉眼無法看見,需要用顯微鏡來觀察。1683年,列文虎克(Antony van Leeuwenhoek,1632–1723)最先使用自己設(shè)計的單透鏡顯微鏡觀察到了細(xì)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(xì)菌可導(dǎo)致疾病。
臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試輔導(dǎo):細(xì)胞繁殖
細(xì)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(xì)菌細(xì)胞細(xì)胞壁橫向分裂,形成兩個子代細(xì)胞。并且單個細(xì)胞也會通過如下幾種方式發(fā)生遺傳變異:突變(細(xì)胞自身的遺傳密碼發(fā)生隨機(jī)改變),轉(zhuǎn)化(無修飾的DNA從一個細(xì)菌轉(zhuǎn)移到溶液中另一個細(xì)菌中),轉(zhuǎn)染(病毒的或細(xì)菌的DNA,或者兩者的DNA,通過噬菌體轉(zhuǎn)移到另一個細(xì)菌中),細(xì)菌接合(一個細(xì)菌的DNA通過兩細(xì)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(xì)菌)。細(xì)菌可以通過這些方式獲得DNA,然后進(jìn)行分裂,將重組的基因組傳給后代。許多細(xì)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(xì)菌可以形成肉眼可見的集合體,例如菌簇。
臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試輔導(dǎo):細(xì)胞代謝
細(xì)菌具有許多不同的代謝方式。一些細(xì)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(xì)菌依靠有機(jī)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(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria),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(xì)菌進(jìn)行一些不制造氧氣的過程。包括綠硫細(xì)菌,綠非硫細(xì)菌,紫硫細(xì)菌,紫非硫細(xì)菌和太陽桿菌。
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(xì)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(xì)菌也能在人類認(rèn)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(xì)菌存在于溫泉中,被稱為嗜熱細(xì)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(xì)菌和嗜堿細(xì)菌;另有一些存在于阿爾卑斯山冰川中,被稱為嗜冷細(xì)菌。
臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試輔導(dǎo):細(xì)胞運(yùn)動
運(yùn)動型細(xì)菌可以依靠鞭毛,細(xì)菌滑行或改變浮力來四處移動。另一類細(xì)菌,螺旋體,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(xì)胞膜。當(dāng)他們移動時,身體呈現(xiàn)扭曲的螺旋型。螺旋菌則不具軸絲,但其具有鞭毛。
細(xì)菌鞭毛以不同方式排布。細(xì)菌一端可以有單獨(dú)的極鞭毛,或者醫(yī)學(xué)-教育網(wǎng)-搜集-整理一叢鞭毛。周毛菌表面具有分散的鞭毛。
運(yùn)動型細(xì)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(jī)械性。在一種特殊的細(xì)菌,粘細(xì)菌中,個體細(xì)菌互相吸引,聚集成團(tuán),形成子實體。
臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試輔導(dǎo):細(xì)胞分類地位
細(xì)菌的分類的變化根本上反應(yīng)了發(fā)展史思想的變化,許多種類甚至經(jīng)常改變或改名。最近隨著基因測序,基因組學(xué),生物信息學(xué)和計算生物學(xué)的發(fā)展,細(xì)菌學(xué)被放到了一個合適的位置。
最初除了藍(lán)細(xì)菌外(它完全沒有被歸為細(xì)菌,而是歸為藍(lán)綠藻),其他細(xì)菌被認(rèn)為是一類真菌。隨著它們的特殊的原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn),這明顯不同于其他生物(它們都是真核生物),導(dǎo)致細(xì)菌歸為一個單獨(dú)的種類,在不同時期被稱為原核生物,細(xì)菌,原核生物界。一般認(rèn)為真核生物來源于原核生物。
通過研究rRNA序列,美國微生物學(xué)家伍茲(CarlWoese)于1976年提出,原核生物包含兩個大的類群。他將其稱為真細(xì)菌(Eubacteria)和古細(xì)菌(Archaebacteria),后來被改名為細(xì)菌(Bacteria)和古菌(Archaea)。伍茲指出,這兩類細(xì)菌與真核細(xì)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(jīng)拋棄了這個模型,但是三域系統(tǒng)獲得了普遍的認(rèn)同。這樣,細(xì)菌就可以被分為幾個界,而在其他體系中被認(rèn)為是一個界。它們通常被認(rèn)為是一個單源的群體,但是這種方法仍有爭議。
臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試輔導(dǎo):細(xì)胞用處和危害
細(xì)菌對環(huán)境,人類和動物既有用處又有危害。一些細(xì)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(xì)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。病原體可以用抗生素處理,抗生素分為殺菌型和抑菌型。
細(xì)菌通常與酵母菌及其他種類的真菌一起用于酦酵食物,例如在醋的傳統(tǒng)制造過程中,就是利用空氣中的醋酸菌(Acetobacter)使酒轉(zhuǎn)變成醋。其他利用細(xì)菌制造的食品還有奶酪、泡菜、醬油、醋、酒、酸奶等[7][8].細(xì)菌也能夠分泌多種抗生素,例如鏈霉素即是由鏈霉菌(Steptomyces)所分泌的[9]。