提起细菌人们首先想到的是导致疾病、残害人命的病原菌,事实上病原菌只是细菌的一部分,大多数细菌能给我们带来很大的好处,生产味精、积累氮肥、净化环境都离不开细菌。

细菌是一类构造简单的单细胞生物,个体极小,必须用显微镜才能观察得到．它没有成型的细胞核,只有一些核质分散在原生质中,或以颗粒状态存在．所以,科学家们称它们是原核生物。

细菌的种类繁多,而且分布极广,地球上从1.7 万米的高空,到深度达1.07 万米的海洋中到处都有细菌的踪影。

凡是与空气接触的物品就会带菌,而细菌遇到有充足养料之处就能很快地生长繁殖．通常动物在出生或孵化前,体内是无菌状态的,然而在出生过程或孵化时很快地污染了母体或卵壳上的细菌,因而在极短的时间内,细菌就会布满其全身．这些细菌绝大多数是有益的,比如人和动物肠道中的细菌能协助分解某些食物．动物体内的组织通常是无菌的,除非病时被病原菌侵入。

细菌不仅种类繁多,它们的长相也各有不同,通常我们把细菌依它们的外形区分为4 个类群: 球状的细菌称为球菌,长圆柱形的称为杆菌,细胞略呈弯曲或弓形的称为弧菌,呈螺旋状的称为螺旋菌。

在球菌中,有的独身只影,称为单球菌,如尿素小球菌；有的成双成对,称为双球菌,如肺炎双球菌；有的四个菌体连在一起,称为四联球菌,如四联小球菌；有的八个菌体选在一起,似“叠罗汉”,称为八叠球菌,如藤黄八叠球菌；有的像一串串链珠,称为链球菌,如乳酸链球菌；也有的菌体不规则的聚集在一起,像一串串葡萄,称为葡萄球菌,如金黄色葡萄球菌等。

杆菌,又分为长杆菌,如乳酸杆菌；短杆菌,如谷氨酸生产菌A.S1299；中型杆菌——介于长杆菌和短杆菌之间,如大肠杆菌等．有的杆状菌体能连在一起,称为链杆菌,如炭疽杆菌；还有的杆菌体能长出侧枝,称为分枝杆菌,如结核杆菌。

在弧菌中,最有代表性的就是霍乱弧菌．在螺旋菌中,常见的是口腔齿垢中的口腔螺旋体．除了这4 类菌外,还有一类丝状细菌,其杆状菌体连成长链,外面围有共同的粘质衣鞘,形成丝状或毛发状,叫鞘衣细菌,这类菌常见于下水道或其他有机质丰富的水中。

如果我们把细菌切开来观察,细菌的最外层是结实的保护层,称为细胞壁,它包裹着整个菌体使细胞有固定的形状．其主要成分是肽聚糖．细胞壁的里面是一层薄而柔软的富有弹性的半透膜——细胞膜,它是细胞内外的交换站,控制着细胞内外的物质交换．细胞膜是由脂类、蛋白质和糖类组成的．细胞膜包裹着细菌的所有生命物质——细胞质,这是由一团粘稠的胶状物质组成,内含各种酶系统,是生化反应的场所,也是贮藏代谢产物的“仓库”．其化学组成主要是水、蛋白质、核酸和脂类等．在细胞质内,细菌具有一个核区,不过,这种“核”和高等生物不同,它没有核膜围绕,只是由遗传物质卷曲缠绕而成,其化学组成主要是核酸。

有些细菌除具有一般结构外,还具有特殊的结构: 荚膜、芽孢、鞭毛．某些细菌的细胞壁外,有一层粘液状、像果冻般的荚膜,具有保护细菌的功能,以阻抗细菌周围的化学物质的侵害．因此有荚膜的细菌不易用药物杀死．荚膜的成份因细菌而异,大多数是多糖或多肽。

某些细菌在其生长的一定阶段,于营养细胞内形成一个圆形或卵圆形的内生孢子,称为芽孢．芽孢是细菌的休眠体．其含水量低,壁厚而致密,对热、干燥、化学药剂的抵抗能力很强．因此,在食品、医药、卫生、工业部门都以杀死芽孢为标准来衡量灭菌是否彻底．芽孢能脱离细胞独立存在,在干燥情况下能活10年之久,当条件适宜时,芽孢就发芽长成新的菌体．但是,芽孢并不是细菌繁殖后代的方式,因为一个菌体只能产生一个芽孢．细菌繁殖后代并不像动物那样是由老子生儿子．它们极为简单,是由一个菌体直接平分就变成两个,两个继续平分就变成四个．因此,很难分清楚它们谁是老子,谁是儿子．在应用中,把它们的菌体细胞分裂一次叫做繁殖一代。

细菌的繁殖速度一般来说相当快,据科学家计算,按每20 分钟细菌分裂一次,1 小时后一个细菌可变成8 个,2 小时就可以变成64 个,24 小时内可以繁殖72 代,即40 多万亿亿个细菌．如果按一个细菌重1×10-13 克计算,那么,24 小时内一个细菌所形成的菌体重量将是4000 多吨．当然,这种繁殖速度是我们人为计算出来的．实际上,微生物即便在人工提供的最理想的条件下,也很难维持很长时间．因为随着微生物数量的急聚增加,营养物质很快就会被消耗掉,出现“饥饿”现象．同时,在微生物新陈代谢的过程中,也产生了大量的代谢产物和废物．这些代谢产物和废物达到一定浓度后,就会抑制微生物的生长和繁殖．限于当前的技术条件,我们还不能完全做到及时地供给微生物所需要的营养,也不能及时地把微生物的代谢产物取出来。

在大自然里,微生物生长繁殖的速度就更慢了．因为外界环境条件复杂,因素多变,微生物往往由于营养缺乏,温度不适,氧气不足,过酸过碱等,使生长繁殖停止,甚至死亡．即使这样,微生物生长繁殖的速度在生物界里还是绝对冠军．我们把微生物繁殖速度快的这一特性用于生产中,为人类创造了不少的财富。

例如,在酒精生产中,人们利用黑曲霉把淀粉糖化,再利用酵母菌把糖变成酒精．一支小小的试管斜面上的黑曲霉,经过4 天扩大培养后,可得到液体曲30 吨．利用这30 吨液体曲能糖化500 吨淀粉,再利用酵母菌经过不到3 天(67 小时)的发酵,就可得到200 吨酒精。

有些杆菌和弧菌,在菌体上还能长出很细很长的丝状物,它能帮助菌体运动,我们称它为鞭毛．如果你用牙签挑一点自己的牙垢,在载玻片的一滴水中,涂抹一下,放在显微镜下观察,你可以看到许多运动着的细菌,它们不停地向各个方向挤、推、碰,在整个视野中乱串,很是热闹．只有长鞭毛的细菌才能运动,鞭毛菌运动的速度相当快,每秒钟可达200 米,相当于菌体长度的50－100 倍。

鞭毛是深植于细胞质中的运动器官,由于鞭毛的旋转,可使细菌迅速运动．一般的鞭毛菌,主要在幼龄时可以活跃运动,衰老的细菌,鞭毛易脱落,因而失去运动能力．鞭毛的长度可超过菌体若干倍,而其直径却只有细胞直径的1／20,因此,不经特殊染色,在普通光学显微镜下难以看到。

通常球菌没有鞭毛,杆菌中有的有鞭毛,有的没有鞭毛,有的生长的某一阶段有鞭毛．弧菌和螺菌都有鞭毛．有的细菌不借助于鞭毛运动,如螺旋菌就是借助于细胞中有弹性的轴丝体伸缩而使菌体运动的。