细菌是大家比较熟悉的名字,因为有很多疾病是它们引起的,如伤寒杆菌、结核杆菌、破伤风杆菌、肺炎双球菌等致病菌对人类有害;那些腐败菌常引起食物和工农业产品腐烂变质,并散发出特殊的臭味或酸败味。但是,大多数细菌是和人类和平共处的,也有许多细菌对人类不仅无害而且有益,能给人类带来很大好处。例如:人们利用谷氨酸棒杆菌制造食用味精,用乳酸菌生产酸乳,用苏云金杆菌生产杀虫剂,利用产甲烷菌生产沼气,以及借助细菌来冶炼金属、净化污水、制作使庄稼增产的细菌肥料等。
细菌是微生物世界里的一个大家族,是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。从其身材来看是个细小的类群,我们用肉眼看不见它们,必须借助于光学显微镜。
一、细菌的形态和大小
细菌的基本形态有三种:球状、杆状和螺旋状,分别被称为球菌、杆菌和螺旋菌。
1.球菌
球菌大小以直径表示,多为0.5~1.0微米。根据分裂后细胞排列方式的不同进行分类。细胞分裂后,新个体分散而单独存在,是单球菌,如尿素微球菌。两个细胞成对排列,是双球菌,如肺炎双球菌。经两次分裂形成的四个细胞联在一起呈田字形,是四联球菌,如四联微球菌。多个细胞排成链状,是链球菌,如乳链球菌。细胞沿着三个互相垂直的方向进行分裂,分裂后的8个细胞叠在一起呈魔方状,是八叠球菌,如尿素八叠球菌。细胞无定向分裂,形成的新个体排列成葡萄串状,是葡萄球菌,如金黄色葡萄球菌。
2.杆菌
杆菌的大小以宽度×长度表示,一般为(0.2~1.25)微米×(0.5~5.0)微米。分为单杆菌、双杆菌、链杆菌等。菌体两端形态各异,如钝圆、平截或略尖等。各种杆菌的长度与直径比例差异很大,有的粗短,有的细长。杆菌是细菌中种类最多的,如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等。
3.螺旋菌
螺旋菌大小一般为(0.3~1.0)微米×(1.0~50)微米,根据细胞弯曲程度和螺旋数目分为两种。若菌体弯曲不足一圈,似逗号形,称为弧菌,如霍乱弧菌;菌体回转如螺旋状,则称为螺菌,如减少螺菌。
除此之外,还有一些特殊形态的细菌,如长有附属丝的红微菌,丝状的亮发菌等。
二、细菌细胞的构造
细菌细胞是原核细胞,就是在细胞中没有细胞核结构,只有明显核区(拟核),外面无核膜包围。与有真正细胞核的真核细胞相比,其他结构成分也有差异,如原核细胞壁的主要成分是一类含有氨基酸的多糖,称为肽聚糖,而真核细胞壁主要由纤维素或甲壳质组成。
细菌细胞的基本结构是一般细菌共有的结构,包括细胞壁、细胞质膜、拟核、细胞质。细胞壁是位于细胞最外面的一层坚韧而略具弹性的结构层,主要由肽聚糖构成,有固定外形和保护细胞等多种功能。
细胞质膜是紧贴在细胞壁内侧,包围细胞质的一层柔软且富有弹性的半透性薄膜,是重要的代谢活动中心,对于细菌的呼吸、能量的产生、运动、生物合成、内外物质的交换运送等均有重要的作用。
拟核位于细胞质内,是一种没有核膜、没有核仁、没有固定形态、结构也较简单的原始形态的核,其实质是一个大型环状的双链分子,是负载细菌遗传信息的物质基础。
细胞质是由细胞质膜包围着的,除拟核以外一切透明、胶状、颗粒状物质的总称。具有维持细胞内环境平衡等多种功能,分散于细胞质中的核糖体颗粒是蛋白质合成的场所。
细菌细胞的特殊结构包括鞭毛、菌毛、荚膜、芽孢等,是某些细菌在某生长阶段具有的结构。
鞭毛是某些细菌表面着生的一至数根由细胞内伸出的细长、波曲的丝状体,具有运动的功能。鞭毛在菌体上的着生位置、数目因种而异。
菌毛(又名纤毛)是在细菌体表的比鞭毛更细、更短、直硬,且数量较多(250~300根)的丝状体,与细菌吸附或性结合有关。
荚膜是某些细菌向细胞壁表面分泌的一层厚度不定的胶状物质,它犹如穿在菌体表面的一件外套,用显微镜观察,中心部位是细菌菌体,在暗色背景下荚膜呈透明状环绕菌体,具有抗干燥、抗吞噬和附着作用。
芽孢是某些细菌于生长后期,在细胞内形成的一个圆形、椭圆形或圆柱形的休眠体,能产生芽孢的多为杆菌,产芽孢母细胞的外壳称芽孢囊。芽孢在菌体内的位置、形状、大小因种而异,有中央位、端位、近端位等。芽孢直径大于或小于等于菌体宽度。芽孢具有极强的抗热、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等特性,堪称生命世界之最,所以有些细菌在环境条件不利于生长繁殖时便会形成芽孢。
三、细菌的繁殖
二分分裂繁殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式。在分裂前先延长菌体,染色体复制为二,然后垂直于长轴分裂,细胞赤道附近的细胞质膜凹陷生长,直至形成横隔膜,同时形成横隔壁,这样便产生两个子细胞。
四、细菌的菌落
单个或少数细菌细胞生长繁殖后,会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见、有一定形态构造的子细胞集团,这就是菌落。细菌菌落常表现为湿润、黏稠、光滑、较透明、易挑取、质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位颜色一致等。细菌的菌落特征因种而异。