常听到细菌具有危害性,然而虽然确实有些细菌会使人生病,我们通常称之为病菌(germs);但另有许多细菌会让食物腐败,更有许多细菌对人体是有益的,若少了它们,地球上可能不再有植物或动物。
一、何谓细菌?
细菌与其他生物间的区别主要在于其细胞构造,细菌并无明显的细胞核,也就是说,其胞核并无胞膜所包围,且它们缺乏大部分高等生物细胞中的内部结构。细菌细胞依据其外型有三种:球状、杆状及螺旋状;所有的细菌都有细胞壁环绕着细胞膜,于其内又有核物质;有些细胞周围环绕着凝胶状被膜,这种似凝胶的细胞通常是透明的,故必须染色才能观察得到。
细菌繁衍大都是从中间分离而形成两个细胞,在这些细胞成熟后,再分离而成为四个细胞,某些细菌每次分裂仅需十五分钟,因此,在二十四小时后,单个细菌便可形成数十亿个细胞;而其他细菌通常仅每十六小时分裂一次。
二、细菌的大小
大部分的细菌都比酵母菌小,但都比病毒大,通常我们都以微米(mm)为单位来测量细菌之大小,而1000微米相当于1毫米;有些细菌非常小,小至其最大直径仅有约半微米;而有些细菌如:杆状菌约有500微米长,不用显微镜也可看得到,但这样大小的细菌则很少见。一般细菌约1-5微米,通常需利用电子显微镜来观察。
三、细菌如何生存?
细菌是藉细胞壁吸收养分并排出废物,它们会分泌酵素将食物分解为可溶形式以利通过细胞壁,细胞内又有其他酵素作用这些养分;有些细菌仅需简单矿物质便可生存,有些则有非常复杂的养分需求。
所谓的自营菌(autotrophic bacteria)能自简单的有机物质如:硫、水中矿物质及空气中的二氧化碳制造所有所需的醣类、蛋白质、脂肪及维他命;另有一些造成疾病的细菌,它们是寄生性的,它们仰赖宿主提供食物且为已消化形式;腐生菌则为存在于植物或动物残骸中细菌;厌养菌仅可生长于无养的状态,因为它们可自食物中得到它们所需的氧气。许多细菌能在液体中移动,有些利用类似头发的鞭毛能移动非常快速,有些则以动物或昆虫为媒介。
细菌会被更小的病毒所攻击,造成细菌生病并可能死亡,这些病毒称为噬菌体。有些细菌可形成胞子,胞子为细菌之休眠状态,可使其忍受极恶劣的状况,它们可忍受数小时的滚水、极冷或化学毒性状态而不死亡。
四、细菌如何对抗疾病?
医学上运用致病菌及其毒素来对抗疾病,目前发现当细菌被杀死并将其注入人体中,身体可产生相同抗体来对抗活的致病菌,这种预防性接种的方法称之为免疫。以含有抗体之抗毒素注射人体亦有相同的预防效果,抗毒素的备制主要是利用注射细菌毒素到动物体内后再利用化学方法收集其血液,并分离出血清;抗毒素的作用比疫苗快,但其保护性通常仅持续数周或数月,而疫苗免疫的方法可以持续一年或更久。
有些微生物会分泌抗菌药物称为:抗生素(antibiotics),这些药物每年可解救许多生命,最常见的盘尼西林(penicillin)为霉菌的产物;而崔西杆菌素(bacitracin)及polymyxin则得自细菌。许多市面上贩售的抗生素是来自一种称为链霉菌的细菌,基本上此类细菌栖息在土壤中,它们具有类似霉菌的特性,自链霉菌制得的抗生素有链霉素(streptomycin)、金霉素(Aureomycin)、土霉素(Terramycin)、新霉素(neomycin)、红霉素(erythromycin)、依种局部麻醉药novobiocin及四环素(tetracycline)。