一、分類
細(xì)菌屬于原核細(xì)胞型微生物。
最精確的方法為遺傳學(xué)分類方法。
最常用的是經(jīng)典傳統(tǒng)分類法：按照細(xì)菌的親緣關(guān)系，界門綱目科屬種型株分類。
科：由共同關(guān)系的屬組成，如腸桿菌科；
屬：是種的高一級(jí)分類單位，通常包含有共同特征或關(guān)系密切的種，用以描述微生物的主要特征，如埃希氏菌屬；
種：是分類等級(jí)的基本單位，同一種微生物形態(tài)、生理學(xué)特征和組成成分基本相同，用以描述微生物的次要特征，如大腸埃希氏菌；
菌株或品系：同一種微生物中不同來源的純培養(yǎng)物，如大腸埃希氏菌CGMCC 1.3373。

二、細(xì)菌形態(tài)學(xué)及形態(tài)學(xué)檢查法
細(xì)菌形態(tài)結(jié)構(gòu)主要指細(xì)菌的大小、形狀、排列及超微結(jié)構(gòu)。細(xì)菌結(jié)構(gòu)與其生理功能、致病性、免疫性有關(guān)。
2.1 形態(tài)結(jié)構(gòu)
2.1.1 基本形態(tài)3類：球菌、桿菌、螺旋菌，桿菌是最常見的形態(tài)。
2.1.2 大小
測(cè)量細(xì)菌大小的單位為微米μm。球菌以直徑表示大小，桿菌以長(zhǎng)與寬表示大小，同一種細(xì)菌在不同情況下大小形態(tài)也有差別：涂片干燥、固定、染色時(shí)細(xì)菌收縮；快速生長(zhǎng)的球菌往往呈短桿狀。
菌齡與細(xì)菌大小的關(guān)系受許多因素影響，主要與代謝廢物的積累及培養(yǎng)基中滲透壓上升等因素有關(guān)。
2.1.3 結(jié)構(gòu)
基本結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)；
特殊結(jié)構(gòu)：鞭毛、菌毛、莢膜、芽孢等。
菌毛是什么？
菌毛（Pilus）許多革蘭氏陰性菌菌體表面遍布的比鞭毛更為細(xì)、短、直、硬、多的絲狀蛋白附屬器，也叫做纖毛（Fimbriae)。其化學(xué)組成是菌毛蛋白（Pilin），菌毛與運(yùn)動(dòng)無關(guān)。菌毛可分為普通菌毛(Commonpilus)和性菌毛(Sexpilus)兩種。普通菌毛長(zhǎng)0.3～1.0um,直徑7nm。具有粘著細(xì)胞（紅細(xì)胞、上皮細(xì)胞）和定居各種細(xì)胞表面的能力，它與某些細(xì)菌的致病性有關(guān)。無菌毛的細(xì)菌則易被粘膜細(xì)胞的纖毛運(yùn)動(dòng)、腸蠕動(dòng)或尿液沖洗而被排除，失去菌毛，致病力亦隨之喪失。性菌毛 有的細(xì)菌還有1～4根較長(zhǎng)的性菌毛，比普通菌毛而粗，中空呈管狀。性菌毛由質(zhì)粒攜帶的一種致育因子（Ferility factor）的基因編碼，故性菌毛又稱F菌毛。帶有性菌毛的細(xì)菌稱為F+菌或雄性菌，無性菌毛的細(xì)菌稱為F-菌或雌性菌。F+菌體內(nèi)的質(zhì)?；蛉旧wDNA可通過中空的性菌毛進(jìn)入F-菌體內(nèi)，這個(gè)過程稱為接合（conjugation）。細(xì)菌的毒性及耐藥性等性狀可通過此方式傳遞，這是某些腸道桿菌容易產(chǎn)生耐藥性的原因之一。
2.2 形態(tài)學(xué)檢查法
分為不染色標(biāo)本檢查法和染色標(biāo)本檢查法。
不染色標(biāo)本檢查法：依靠普通顯微鏡，雖可觀察細(xì)菌大小、形態(tài)，但主要用于觀察細(xì)菌的動(dòng)力。
觀察細(xì)菌有動(dòng)力時(shí)，應(yīng)選用新鮮的幼齡培養(yǎng)物（對(duì)數(shù)期），并在20℃以上室溫中進(jìn)行，同時(shí)應(yīng)掌握區(qū)別細(xì)菌真正運(yùn)動(dòng)與溶膠的布朗運(yùn)動(dòng)。常用的方法有壓滴法、懸滴法、暗視野映光法等。
染色標(biāo)本檢驗(yàn)法：分為單染色法、復(fù)染色法、特殊染色法。
觀察細(xì)菌菌毛應(yīng)使用鞭毛染色法。
細(xì)菌學(xué)中最常用的鑒別染色法是革蘭氏染色法。
基本步驟為：涂片→干燥→固定→染色
革蘭氏染色的結(jié)果與培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件及操作技術(shù)等有著密切關(guān)系。酒精脫色為關(guān)鍵步驟。
三、細(xì)菌生理學(xué)
3.1 化學(xué)組成
水、蛋白質(zhì)、糖類、脂類、無機(jī)鹽、核酸、維生素，各種組成隨細(xì)菌種類、菌齡、細(xì)菌所處環(huán)境不同而有差異。
固形成分占菌體質(zhì)量15%~25%，其中碳、氫、氧、氮四種元素占90%~97%，其他元素占3%~10%。
水分：占細(xì)菌質(zhì)量75%~85%，芽孢約40%。繁殖體內(nèi)主要是游離水，芽孢內(nèi)主要是結(jié)合水。結(jié)合水不易蒸發(fā)，不凍結(jié)，不能作為溶劑，也不能滲透。
蛋白質(zhì)：分布在菌體各個(gè)組成部分，占菌體固形成分50%~80%。除少量白蛋白、球蛋白等單純蛋白質(zhì)外，絕大部分與其他物質(zhì)結(jié)合成復(fù)合蛋白質(zhì)，如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，其中核蛋白含量最高。蛋白質(zhì)是維持細(xì)菌生命活動(dòng)的最基本物質(zhì)，是細(xì)菌酶類的主要組成部分。
核酸：分RNA（細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜中，約占固形成分10%）與DNA（染色體、質(zhì)粒中，占固形成分3%左右）兩種。
糖類：占固形成分10%~30%，主要以多糖形式存在，如莢膜多糖、纖維素、淀粉、糖原等。
脂類：細(xì)菌體內(nèi)能量?jī)?chǔ)存場(chǎng)所。
無機(jī)鹽類：調(diào)節(jié)劑滲透壓和維持酶活性的作用。
其他：生長(zhǎng)因子主要是B族維生素，大多數(shù)是菌體內(nèi)的輔酶成分。色素種類很多，一般都是含氮的有機(jī)物。
3.2 物理性狀
帶電現(xiàn)象：菌體蛋白質(zhì)由許多氨基酸組成。氨基酸是兼性離子，在等電點(diǎn)時(shí)，其所帶正電荷與負(fù)電荷相等。革蘭氏陽性菌pH2~3，革蘭氏陰性菌pH4~5。一般培養(yǎng)、染色、血清學(xué)試驗(yàn)中，多數(shù)為中性或弱堿性環(huán)境，pH值高于細(xì)菌等電點(diǎn)，均帶負(fù)電荷。環(huán)境中pH值越高所帶負(fù)電荷越多。帶電現(xiàn)象與細(xì)菌的染色反應(yīng)、凝集反應(yīng)、抑菌、殺菌作用等都有密切關(guān)系。
多相膠體：原生質(zhì)中具有多種蛋白質(zhì)，成分結(jié)構(gòu)各不相同，為多相膠體，因此可同時(shí)進(jìn)行各種性質(zhì)不同的生化反應(yīng)。細(xì)胞外濃度較低的化學(xué)物質(zhì)可被原生質(zhì)中的某一相選擇性的吸收濃縮于細(xì)胞內(nèi)。
表面積：?jiǎn)挝惑w積的表面積比其他大生物的表面積大。每立方厘米葡萄球菌的表面積為60000cm2。因而細(xì)菌代謝活躍，繁殖速度很快，同樣對(duì)外界環(huán)境因素的影響也十分敏感。
布朗運(yùn)動(dòng)：在溶液中，因受到分散酶分子的撞擊，發(fā)生不移動(dòng)位置的顫動(dòng)，叫做布朗運(yùn)動(dòng)。
光學(xué)性質(zhì)：菌體呈半透明狀態(tài)，光線照射菌體時(shí)，一部分光被吸收，一部分光發(fā)生散射，所以細(xì)菌懸液呈現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。
滲透性：細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜都有半滲透性，吸收營養(yǎng)和代謝產(chǎn)物均依賴于這種通透作用。細(xì)菌具有堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，除能耐受菌體內(nèi)部的高滲透壓外，還能保護(hù)細(xì)菌在滲透壓較低的環(huán)境中不致破裂，但在純水中也不免吸收水分而脹裂。
3.3 代謝
細(xì)菌為了生長(zhǎng)繁殖，必須從環(huán)境中吸取營養(yǎng)物質(zhì)作為能源和基本原料，并排出不需要的產(chǎn)物，這些生化過程稱為細(xì)菌的代謝，包括分解代謝和合成代謝。
3.3.1 分解代謝及生化反應(yīng)
定義：將復(fù)雜的營養(yǎng)物質(zhì)分解為簡(jiǎn)單的化合物，一方面提供合成菌體成分的原料，一方面從物質(zhì)分解中獲得能量。
（1）糖類：大多數(shù)細(xì)菌能利用糖，由于各種細(xì)菌所具有的酶系統(tǒng)不同，故分解糖類的能力也不同?；镜奶谴x過程：多糖→單糖→丙酮酸，而丙酸酮進(jìn)一步分解的后續(xù)過程則因各種細(xì)菌而異。
1）糖發(fā)酵試驗(yàn)：經(jīng)常用于細(xì)菌的鑒別。如大腸埃希氏菌，使丙酮酸生成甲酸，并由甲酸解氫酶分解甲酸生成CO2和H2，所以分解葡萄糖時(shí)產(chǎn)酸產(chǎn)氣；而傷寒桿菌只有使丙酮酸生成甲酸的能力，分解葡萄糖只能產(chǎn)酸不能產(chǎn)氣。
2）V-P試驗(yàn)：產(chǎn)氣桿菌能使丙酮酸脫羧，生成中性乙酰甲基甲醇。乙酰甲基甲醇在堿性溶液中被大氣中的氧分子氧化，生成紅色化合物，這一反應(yīng)成為V-P試驗(yàn)陽性。大腸埃希氏菌不生成乙酰甲基甲醇，故陰性。該實(shí)驗(yàn)?zāi)c道菌必做。
3）甲基紅試驗(yàn)：在上述產(chǎn)氣桿菌培養(yǎng)液中，由于2個(gè)分子的丙酮酸已變?yōu)?個(gè)分子的中性乙酰甲基甲醇（位于有氧無氧分解的交界點(diǎn)上），生成的酸量就相應(yīng)減少，故pH值相應(yīng)較高（pH5.4以上），用甲基紅做指示劑時(shí)，培養(yǎng)液呈現(xiàn)橘黃色，稱為甲基紅試驗(yàn)陰性。而大腸埃希氏菌因分解丙酮酸時(shí)不產(chǎn)生乙酰甲基甲醇，產(chǎn)生的酸較多，故培養(yǎng)液的pH值下降到4.5或更低，因此甲基紅指示劑呈紅色反應(yīng)，即陽性。
（2）蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)分子量大，不能被菌體直接吸收作為營養(yǎng)基質(zhì)，有必要先通過細(xì)菌的胞外酶，如蛋白酶，把蛋白質(zhì)分解成為能透進(jìn)細(xì)胞壁與細(xì)胞膜的多肽或氨基酸，才能運(yùn)轉(zhuǎn)入菌細(xì)胞內(nèi)被利用。細(xì)菌分解蛋白質(zhì)的過程一般為：蛋白質(zhì)→蛋白?（音“示”）→蛋白胨→多肽→氨基酸。不同細(xì)菌分解蛋白質(zhì)的能力不同，可用明膠液化試驗(yàn)或蛋白質(zhì)消化試驗(yàn)來鑒別細(xì)菌的種類。氨基端進(jìn)一步分解主要分三種方式進(jìn)行：脫氨基作用、脫羧基作用、其他分解作用（生成吲哚、生成硫化氫、分解尿素）。
（3）枸櫞酸鹽利用試驗(yàn)：產(chǎn)氣桿菌能利用枸櫞酸鹽作為碳源，因而在僅含枸櫞酸鹽而不含其他碳源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，分解枸櫞酸鹽生成碳酸鹽，使培養(yǎng)基由原來的中性變?yōu)閴A性，以溴麝香草酚藍(lán)為指示劑可顯示出培養(yǎng)基由綠色變?yōu)樯钏{(lán)色，即枸櫞酸鹽陽性。相反，大腸桿菌不能利用枸櫞酸鹽為唯一碳源，故不能在此培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，培養(yǎng)基顏色不變，為陰性反應(yīng)。
3.3.2 合成代謝及其產(chǎn)物
（1）毒素與侵襲性酶：
細(xì)菌產(chǎn)生的內(nèi)毒素和外毒素均有強(qiáng)烈毒性，尤以外毒素為甚。
內(nèi)毒素為革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁成分，即脂多糖，其毒性存在于脂類A部分，當(dāng)菌體死亡崩解后才游離出來。其性質(zhì)穩(wěn)定，加熱至160℃2~4h或用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑加溫煮沸30min才滅活。
外毒素是蛋白質(zhì)，在細(xì)菌生活過程中即可釋放出菌體。產(chǎn)生外毒素的細(xì)菌大多是革蘭氏陽性菌，但也有少數(shù)革蘭氏陰性菌。其性質(zhì)不穩(wěn)定，易被熱（50~60℃20~120min）破壞。
某些細(xì)菌還能產(chǎn)生具有侵襲性的酶，能損傷機(jī)體組織，如產(chǎn)氣莢膜梭菌的卵磷脂酶、鏈球菌的透明質(zhì)酸酶等。
（2）熱原質(zhì)：許多革蘭氏陰性桿菌能產(chǎn)生一種多糖，將它注入人體或動(dòng)物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)，故稱熱原質(zhì)。121℃20min也不能破壞。用吸附劑和特制石棉濾板可除去輸液中的大部分熱源質(zhì)，玻璃器皿上的熱原質(zhì)則需在250℃高溫下干烤才能破壞。如變形桿菌、銅綠假單胞菌（舊稱綠膿桿菌）。
（3）色素：有些細(xì)菌在一定條件下（氧氣充足、溫度適宜或暴露陽光）能產(chǎn)生各種顏色的色素。產(chǎn)生的色素有的能溶于水而擴(kuò)散至周圍環(huán)境中，另一些色素為脂溶性不溶于水僅使菌落本身有色。
（4）抗生素：主要是由某些微生物在代謝過程中產(chǎn)生的一種抗生物質(zhì)，能抑制或殺死某些生物細(xì)胞（主要是微生物和腫瘤細(xì)胞）?？股刂饕煞啪€菌和真菌產(chǎn)生，由細(xì)菌產(chǎn)生的較少，只有多黏芽孢桿菌產(chǎn)生的一組多肽類抗生素（多黏菌素）和由第一芽孢桿菌產(chǎn)生的多肽類抗生素（桿菌肽）等少數(shù)幾種。
（5）細(xì)胞素：某系細(xì)菌種株間產(chǎn)生的一類具有抗菌作用的蛋白質(zhì)。與抗生素不同，其抗菌范圍狹窄，僅對(duì)產(chǎn)生與細(xì)胞素的菌株有近緣關(guān)系的細(xì)菌才有抑殺作用。由于其具有特異性，已用于細(xì)菌種內(nèi)的分型。
（6）維生素：維生素是細(xì)菌必須的生長(zhǎng)因子，有些細(xì)菌能自己合成，除供菌體本身所需外，也能分泌至菌體外。人體腸道內(nèi)的大腸埃希氏菌能合成維生素B6、B12、K2等，可供人體所需。