一群营二分裂繁殖的单细胞生物。具复杂的细胞壁，无核膜和核仁，无线粒体，通常可在人工合成的无生命培养基上生长繁殖；种类繁多，形态结构、生理生化特性各异，其中许多种属可引起多种动物疾病。

基本形态有三类（图1）。①球菌。单个细胞呈矛头状或肾形。按细菌分裂平面及分裂后的排列，可分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌，八叠球菌和葡萄球菌等。②杆菌。菌体呈杆状或圆柱状，外观多数是直的，也有稍弯曲的；菌体两端多呈钝圆弧形，也有呈刀切状、膨大呈棒状或尖锐似梭形；分裂繁殖后，多单独散在，也有成双或呈链条状排列，个别呈V、S、L字样或栅栏状排列；大小差异较大，通常在1～10微米范围内。③螺旋菌。菌体有一个或几个弯曲。菌体形态可因环境影响而呈现多形性，如长丝状、分枝状或梨形等；形态异常多具暂时性，一旦不利因素消除，即恢复原有形态。

图1 细菌外形与排列

有基本结构和特殊结构之分（图2）。

基本结构

包括：①细胞壁。位于细菌细胞的最外层，较坚韧且有一定弹性，基本的化学成分由N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰胞壁酸和短肽聚合成的肽聚糖（粘肽），系三维空间的网状结构大分子化合物。其结构和组成因细菌种类不同而异。革兰氏阳性菌细胞壁厚度为20～80纳米，化学组成以肽聚糖为主，约占细胞壁干重的60%；还含有革兰氏阳性菌细胞壁的特有成分磷壁酸（坦酸），约占细胞壁干重50%。磷壁酸按其结合部位分为壁磷壁酸和膜磷壁酸，壁磷壁酸通过共价键结合到肽聚糖的N-乙酰胞壁酸上，构成革兰氏阳性菌的主要表面抗原，膜磷壁酸（脂磷壁酸）由共价键与胞浆膜外表的糖脂相连。青霉素能抑制革兰氏阳性菌肽聚糖的合成，使其丧失对环境渗透压的自我保护作用。革兰氏阴性菌细胞壁厚约10纳米，化学组成较革兰氏阳性菌复杂，聚糖含量很低，约占细胞壁干重的10%，聚糖组成内堡层，紧贴胞浆膜，外面为脂蛋白、外膜及脂多糖三层聚合物构成的外壁层，约占细胞壁干重的80%。外膜为双层磷脂，位于外壁层中间，由脂蛋白将其与肽聚糖连接在一起。附着于外膜上的脂多糖位于细胞壁最外层，又称为内毒素，由特异性多糖、核心多糖及类脂A组成，代表菌体细胞的主要表面抗原，有特异性，是菌属分群分型的物质基础。细胞壁对保持细菌外形以及与外界环境的物质交换起重要作用。②胞浆膜。位于细胞壁内侧，包裹细胞浆的一层柔软且有弹性的半渗透性膜，厚5～10纳米，由磷脂及蛋白质组成，亦含少量糖蛋白和糖脂，约占细菌干重的10%。膜中蛋白质的一部分是透性酶，能将环境中的营养物质及无机离子带入细菌内；另一部分是细胞色素及氧化还原酶，具有生物氧化、转运电子和氧化磷酸化等功能。胞浆膜向细胞浆内陷，折叠成膜状结构的部分，称中介体。它的形成实际上等于增大了胞浆膜的面积，增加了酶的数量和代谢的场所：其作用与细胞壁合成、脱氧核糖核酸（DNA）复制、细菌呼吸和芽胞形成有关。中介体含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶，为细菌提供呼吸酶，起着相当于真核细胞线粒体的作用，故又称类线粒体。③细胞浆。是胞浆膜包裹的胶体物质，由水、核酸、蛋白质、脂类、糖及盐类组成，还含有复杂的酶系统。细胞浆是细菌进行新陈代谢的主要场所。在电子显微镜下观察细胞浆，可见含有数万个微粒，有的为核蛋白体，不单独存在，由信使核糖核酸（mRNA）纤丝将其连在一起，成为多聚核糖体，是细菌合成蛋白质的场所；有的为质粒，系闭合的环状双股DNA，是染色体外遗传物质，它控制细菌的一个或几个非生命必须的特殊性状，如耐药性肠毒素质粒、纤毛粘着素质粒等；有的为内涵物，由多磷酸盐、类脂及多糖等组成，并非细菌的固有结构，营养供给充足时，作为营养及能量储备的场所而大量存在；营养缺乏时被消耗，数目明显减少。④核质。由双股DNA细丝折叠或盘绕而成，无核膜与细胞浆隔开，故亦称拟核；集中存在于细胞浆中的一个或几个区域，呈球状、棒状或哑铃状，具有细胞核功能，是细菌生长繁殖、遗传变异的物质基础。

图2 细菌构造模式

长繁殖、遗传变异的物质基础。

特殊结构

包括：①荚膜。是细菌向细胞壁外面分泌的一层粘性胶胨样物质，经特殊染色后在光学显微镜下可见。化学成分因细菌种类而异，如肺炎链球菌荚膜由葡萄糖、半乳糖、葡萄糖醛酸等聚合而成，可依多糖的特异性作为分型依据。炭疽杆菌的荚膜由D-谷氨酸聚合成的多肽构成。荚膜是细菌的保护器官，能避免吞噬、干燥的影响。营养缺乏时，可作为碳源及能源供细菌利用。②鞭毛。是附着在菌体上细而长的丝状物，直径13～30微米，长3～12微米，有一至上百根，来源于细胞浆中的基础颗粒，穿过细胞壁，游离在菌体表面。主要成分为蛋白质，经酸处理后可降解成蛋白质单体分子，称鞭毛蛋白。鞭毛是细菌的运动器官，并具有特殊的抗原性，称为H抗原，是细菌分型的重要依据。③菌毛。多见于革兰氏阴性菌，为附着于菌体表面的一层丝状物，比鞭毛细而短，无波形，数目多，一个细菌的菌毛多达100～500根，与动力无关，称普通菌毛；具有粘附寄主细胞的能力，与致病性有关。另外，在众多的菌毛中，有1～4根较长的，称性菌毛，可作为两个细菌接合时传递遗传物质的通道。④芽胞。某些革兰氏阳性菌在不良条件下，细胞浆脱水浓缩形成的一个折光性强的颗粒状物。芽胞成熟后，细菌崩解，致芽胞游离，成为芽胞型。一个细菌只能形成一个芽胞，在适宜条件下，一个芽胞也只能长出一个细菌，即繁殖型。细菌形成芽胞，并非其固有繁殖方式和过程，而是细菌抵御外界不良环境、延续生命的休眠型。芽胞呈圆形或椭圆形，在菌体内的位置及大小依细菌种类而异，有的较菌体直径略小或相等，位于菌体中央，如炭疽芽胞杆菌；有的大于菌体，或位于菌体中央，使细菌呈梭形，如肉毒梭菌；有的位于菌体顶端，使菌体呈鼓槌状，如破伤风梭菌。芽胞对外界因素的抵抗力很强，因此，对疑似污染有芽胞的用具，医疗器械等，必须采用高压蒸气灭菌方能消灭。

尽管细菌种类繁多，代谢方式各异，但基本过程一致，都是在酶的参与下的一系列复杂的化学反应，可分为合成代谢和分解代谢两个过程。通过同化作用将吸取的营养物转变成巨分子，除构成菌体结构外，还可合成一些抗生素、氨基酸和酶等产物；通过异化作用，将菌体物质分解，产生能量及代谢产物，维持生命活动，二者密切配合，使细菌得以生存。

细菌生命活动需要的营养成分包括：水、碳化合物、氮化合物、无机盐类、气体和生长因子。通过半渗透性胞浆膜，以单纯扩散、促进扩散、主动运输和基因转位等方式进入菌体，供细菌需要。根据细菌对磷素营养来源要求的不同，分为自养菌和异养菌。能利用二氧化碳和碳酸盐等无机碳作为唯一碳源的细菌称自养菌，必须以葡萄糖等有机碳作碳源的细菌称为异养菌。根据细菌获得能量来源的不同，又分为光能营养菌和化能营养菌，前者从日光取得能源，后者从化学物质转化过程中取得能源。如将细菌所需碳源和能源结合在一起，可分为光能自养菌、光能异养菌、化能自养菌和化能异养菌等4类，病原菌均属化能异养菌。

酶是细菌合成的具有催化作用的蛋白质。细菌在其体内酶系统的参与下，进行一系列生化反应，完成新陈代谢。菌体内酶的种类很多，按催化反应的性质区分，有水解酶、氧化酶和脱氢酶等；按作用的基质区分，有蛋白酶、脂酶及糖酶等；按发挥作用的部位区分，有胞内酶、胞膜酶和胞外酶等；按生长的条件区分，有结构酶和诱导酶等。在实践工作中，通过对酶的检测，可鉴别细菌，诊断疾病，阐明发病机制。

细菌在酶的作用下，使物质氧化获取能量的过程。又称生物氧化。物质氧化在有氧和无氧条件下都能进行，有分子氧参与的呼吸称有氧氧化，无分子氧参与的呼吸称发酵或无氧氧化。根据各种细菌对氧要求的不同可分为：①需氧菌。具有完善的酶系统，以分子氧做受氢体，完成呼吸过程，如结核分枝杆菌等；②厌氧菌。缺乏细胞色素及细胞色素氧化酶、过氧化氢酶及氧化物酶，只能进行无氧氧化，受氢体不是分子氧，而是无机盐类或有机物，无氧氧化不彻底，能量产生少，如肉毒梭菌等；③兼性厌氧菌。具有需氧呼吸和厌氧呼吸两种功能，在有氧或无氧环境中都能生长，多数病原菌属此类。还有一些细菌，初代分离培养时，只能在低氧浓度下生长，称微需氧菌，如牛布鲁氏菌等。

多因细菌种类而异，并可用作鉴定细菌的依据。包括合成产物和分解产物两类。

合成产物

包括：①抗生素。某些细菌产生的一类抑制或杀灭其他微生物的物质，多来源于放线菌，多粘菌素及杆菌肽则由细菌产生；②细菌素。在质粒的控制下，许多革兰氏阴性菌产生的一类似抗生素样杀菌物质，但其作用范围窄，只能杀死同种内不同菌株和亲缘关系近的细菌；已证明的细菌素有大肠埃希氏菌素、绿脓杆菌素和灵菌素等；③维生素。是细菌生长繁殖必需的因子，有些细菌可自行合成，如肠道内的细菌和酵母合成的维生素B和K；④热原质。许多革兰氏阴性菌在水中生长时，产生一种多糖质，耐高温，不被高压蒸气灭菌所破坏，因而蒸馏水不纯或保存不当，含有热原质时，注入人体和动物体内后易引起发热反应；⑤色素。有些细菌在适宜条件下，可产生性质不同的色素，有的溶于水，并扩散到周围环境中，称水溶性色素，如绿脓杆菌产生的绿脓素；有的仅溶于乙醇中，不向周围扩散，仍保存在细菌细胞内，称脂溶性色素，如致病性葡萄球菌产生的金黄色色素；⑥毒素。病原菌合成的有毒物质，分内毒素和外毒素，是致病的重要因子；⑦酶类。除产生与代谢有关的酶外，还产生与毒力有关的毒性酶，如产气荚膜梭菌产生的卵磷脂酶。

分解产物

包括：①糖类分解产物。有醛类、醇类、有机酸（乳酸、醋酸和酪酸等）及气体（二氧化碳、氢气、甲烷）；②蛋白质分解产物。有胺类、硫化氢、靛基质、有机酸、氨硫醇及气体（二氧化碳、氢气）等。

细菌生长繁殖，除需要丰富的营养外，还需要提供适当的温度、pH值、渗透压、水分和气体，不适宜的环境条件，不仅抑制其生长繁殖，还可杀死细菌。

繁殖方式及速度

细菌以简单的二分裂法繁殖，首先由胞浆膜在细菌中央向内生长，形成环状横隔，细胞壁也随胞浆膜向内生长，待环状横隔完全闭合后，一个细菌即分裂生成两个细菌。杆菌在其长轴的垂直面上分裂；球菌则在一个平面、相互垂直的两个平面或相互垂直的三个平面，甚至在无任何规律而相互交错的许多平面上分裂，因而导致球菌的多种排列方式，如双球、链球、八叠及葡萄串状。细菌的分裂繁殖速度因细菌种类不同而异。有的极快，如大肠埃希氏菌，平均每20～30分钟分裂一次，经24小时，一个细菌繁殖的后代数达1～10²¹个，在固体培养基上一个细菌经过十几个小时即能形成一个肉眼可见的堆集物即菌落，但由于营养物质的限制，有毒代谢产物的堆积，环境条件的改变，可使繁殖速度减慢，死亡增加。有的繁殖较慢，如结核分枝杆菌，分裂一次需15～18小时，培养两周左右才能看出细菌生长。

细菌群体的生长繁殖曲线

细菌在液体培养基中的生长繁殖过程有一定规律性。以细菌数目的对数做纵座标，以生长时间作横坐标，可以画出一条生长繁殖曲线，根据其生长速率，细菌的生长繁殖过程大致分为四期（图3）：①迟缓期。是细菌适应新环境，进行生长繁殖的准备阶段，一般需数小时。此阶段菌数不增加，细菌体积增大，代谢活跃，合成并贮积必要的酶、辅酶和一些中间产物。②对数生长期。细菌代谢极旺盛，是细菌分裂繁殖最快的时期，菌数以几何级数增加，细菌的形态及生理生化特性б较一致，是研究细菌生物特性最佳的时期。③平衡期。营养物质大量消耗，有害代谢产物积聚，pH值改变，使细菌的生长繁殖速度明显减慢，繁殖数与死亡数趋于平衡，活菌数保持相对稳定。④衰老期。是细菌生命活动的晚期，死细菌大量增多，活细菌明显减少，生长繁殖曲线显著下降，非典型形态的细菌大量出现，芽胞型细菌多生成芽胞；此期持续时间因菌种不同而有较大差异。

图3 细菌的增殖过程