什么是细菌 人们对细菌的利用有哪些_细菌是什么_谁发现了细菌_细菌发电

一、细菌是什么

　　细菌(英语：Bacteria)是生物的主要类群之一，属于细菌域。细菌是所有生物中数量最多的一类，据估计，其总数约有 5×10个。细菌的个体非常小，目前已知最小的细菌只有0.2微米长[2] ，因此大多只能在显微镜下看到它们。细菌一般是单细胞，细胞结构简单，缺乏细胞核、细胞骨架以及膜状胞器，例如线粒体和叶绿体。基于这些特征，细菌属于原核生物(Prokaryota)。原核生物中还有另一类生物称作古细菌(Archaea)，是科学家依据演化关系而另辟的类别。为了区别，本类生物也被称做真细菌(Eubacteria)。

　　细菌广泛分布于土壤和水中，或著与其他生物共生。人体身上也带有相当多的细菌。据估计，人体内及表皮上的细菌细胞总数约是人体细胞总数的十倍[3]。此外，也有部分种类分布在极端的环境中，例如温泉，甚至是放射性废弃物中[4]，它们被归类为嗜极生物，其中最著名的种类之一是海栖热袍菌(Thermotoga maritima)，科学家是在意大利的一座海底火山中发现这种细菌的[5]。然而，细菌的种类是如此之多，科学家研究过并命名的种类只占其中的小部份。细菌域下所有门中，只有约一半能在实验室培养的种类[6]。

　　细菌的营养方式有自养及异养，其中异营的腐生细菌是生态系中重要的分解者，使碳循环能顺利进行。部分细菌会进行固氮作用，使氮元素得以转换为生物能利用的形式。细菌也对人类活动有很大的影响。一方面，细菌是许多疾病的病原体，包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由细菌所引发。然而，人类也时常利用细菌，例如乳酪及酸奶的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等，都与细菌有关。在生物科技领域中，细菌有也著广泛的运用。

二、谁发现了细菌

　　细菌最早是被荷兰人列文虎克(Antony van Leeuwemhoek，1632-1723)在一位从未刷过牙的老人牙垢上发现的，但那时的人们认为细菌是自然产生的。直到后来，巴斯德用鹅颈瓶实验指出，细菌是由空气中已有细菌产生的，而不是自行产生，并发明了“巴氏消毒法”，被后人誉为“微生物之父”。

　　细菌这个名词最初由德国科学家埃伦伯格(Christian Gottfried Ehrenberg，1795-1876)在1828年提出，用来指代某种细菌。这个词来源于希腊语βακτηριον，意为“小棍子”。

　　1866年，德国动物学家海克尔(Ernst Haeckel，1834-1919)建议使用“原生生物”，包括所有单细胞生物(细菌、藻类、真菌和原生动物)。

　　1878年，法国外科医生塞迪悦(Charles Emmanuel Sedillot，1804-1883)提出“微生物”来描述细菌细胞或者更普遍的用来指微小生物体。

　　因为细菌是单细胞微生物，用肉眼无法看见，需要用显微镜来观察。1683年，安东·列文虎克(Antony van Leeuwenhoek，1632-1723)最先使用自己设计的单透镜显微镜观察到了细菌，大概放大200倍。路易·巴斯德(Louis Pasteur，1822-1895)和罗伯特·科赫(Robert Koch，1843-1910)指出细菌可导致疾病。

　　2010年3月，据《中国日报》报道，美国科学家发现，生长在每个人手上的细菌也是独一无二的!警方通过辨识它们，同样可以获得破案线索。

　　美国科罗拉多大学的科学家开展了一项研究，他们分别从三个人的指尖与他们个人电脑的键盘和鼠标上采集细菌样本，然后又从数量众多的，他们未接触过的键盘、鼠标上采集细菌样本。经过对这些样本的DNA比较，科学家们发现，在三人未接触过的电脑部件上找不到存活于三人双手上的细菌。科学家还发现，在室温条件下，手上的细菌离开人体还可以存活两周左右。另外，细菌繁殖力非常强大，即使我们用杀菌力超强的香皂洗手，它们也能在几小时内“死灰复燃”。

　　细菌主要由细胞膜、细胞质、核糖体等部分构成 ，有的细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。绝大多数细菌的直径大小在0.5~5μm之间。并可根据形状分为三类，即：球菌、杆菌和螺旋菌(包括弧菌、螺菌、螺杆菌)。按细菌的生活方式来分类，分为两大类：自养菌和异养菌，其中异养菌包括腐生菌和寄生菌。按细菌对氧气的需求来分类，可分为需氧(完全需氧和微需氧)和厌氧(不完全厌氧、有氧耐受和完全厌氧)细菌。按细菌生存温度分类，可分为喜冷、常温和喜高温三类。细菌的发现者：荷兰商人安东·列文虎克。

三、细菌发电

　　生物学家预言，21世纪将是细菌发电造福人类的时代。说起细菌发电，可以追溯到1910年，英国植物学家利用铂作为电极放进大肠杆菌的培养液里，成功地制造出世界上第一个细菌电池。1984年，美国科学家设计出一种太空飞船使用的细菌电池，其电极的活性物质是宇航员的尿液和活细菌。不过，那时的细菌电池放电效率较低。到了20世纪80年代末，细菌发电才有了重大突破，英国化学家让细菌在电池组里分解分子，以释放电子向阳极运动产生电能。其方法是，在糖液中添加某些诸如染料之类的芳香族化合物作为稀释液，来提高生物系统输送电子的能力。在细菌发电期间，还要往电池里不断地充气，用以搅拌细菌培养液和氧化物质的混合物。据计算，利用这种细菌电池，每100克糖可获得1352930库仑的电能，其效率可达40%，远远高于使用的电池的效率，而且还有10%的潜力可挖掘。只要不断地往电池里添入糖就可获得2安培电流，且能持续数月之久。

　　利用细菌发电原理，还可以建立细菌发电站。在10米见方的立方体盛器里充满细菌培养液，就可建立一个1000千瓦的细菌发电站，每小时的耗糖量为200千克，发电成本是高了一些，但这是一种不会污染环境的"绿色"电站，更何况技术发展后，完全可以用诸如锯末、秸秆、落叶等废弃的有机物的水解物来代替糖液，因此，细菌发电的前景十分诱人。

　　各发达国家如八仙过海，各显神通：美国设计出一种综合细菌电池，是由电池里的单细胞藻类首先利用太阳光将二氧化碳和水转化为糖，然后再让细菌利用这些糖来发电;日本将两种细菌放入电池的特制糖浆中，让一种细菌吞食糖浆产生醋酸和有机酸，而让另一种细菌将这些酸类转化成氢气，由氢气进入磷酸燃料电池发电;英国则发明出一种以甲醇为电池液，以醇脱氢酶铂金为电极的细菌电池。

　　而且，各种不同的细菌电池相继问世。例如有一种综合细菌电池，先由电池里的单细胞藻类利用日光将二氧化碳和水转化成糖，然后再让细菌利用这些糖来发电。还有一种细菌电池则是将两种细菌放入电池的特制糖浆中，让一种细菌吞食糖浆产生醋酸和有机酸，再让另一种细菌将这些酸类转化成氢气，利用氢气进入磷酸燃料电池发电。

　　人们还惊奇地发现，细菌还具有捕捉太阳能并把它直接转化成电能的"特异功能"。美国科学家在死海和大盐湖里找到一种嗜盐杆菌，它们含有一种紫色素，在把所接受的大约10%的阳光转化成化学物质时，即可产生电荷。科学家们利用它们制造出一个小型实验性太阳能细菌电池，结果证明是可以用嗜盐性细菌来发电的，用盐代替糖，其成本就大大降低了。由此可见，让细菌为人类供电已不是遥远的设想，而是不久的现实。

四、细菌益肠胃

　　身体大肠内的细菌靠分解小肠内部的废弃物生活。这些东西由于不可消化，人体系统拒绝处理它们。这些细菌自己装备有一系列的酶和新陈代谢的通道。这样，它们能够继续把遗留的有机化合物进行分解。它们中的大多数的工作都是分解植物中的碳水化合物。大肠内部大部分的细菌是厌氧性的细菌，意思就是它们在没有氧气的状态下生活。它们不是呼出和呼入氧气，而是通过把大分子的碳水化合物分解成为小的脂肪酸分子和二氧化碳来获得能量。这一过程称为“发酵”。

　　一些脂肪酸通过大肠的肠壁被重新吸收，这会给我们提供额外的能源。剩余的脂肪酸帮助细菌迅速生长。其速度之快可以使它们在每20分钟内繁殖一次。因为它们合成的一些维生素B和维生素K比它们需要的多，所以它们非常慷慨地把多余的维生素供应给它们这个群体中其他的生物，也提供给你——它们的宿主。尽管你不能自己生产这些维生素，但你可以依靠这些对你非常友好的细菌来源源不断供应给你。

　　科学家们刚刚开始明白这一集体中不同的细菌之间的复杂关系，以及它们同人这个宿主之间的相互作用。这是一个动态的系统，随着宿主在饮食结构和年龄上的变化，这一系统也做出相应的调整。你一出生就开始在体内汇集你所选择的细菌的种类。当你的饮食结构从母乳变为牛奶，又变成不同的固体食物时，你的体内又会有新的细菌来占据主导地位了。

　　积聚在大肠壁上的细菌是经历过艰难旅程后的幸存者。从口腔开始经过小肠，他们受到消化酶和强酸的袭击。那些在完成旅行后而安然无恙的细菌在到达时会遇到更多的障碍。要想生长，它们必须同已经住在那里的细菌争夺空间和营养。幸运的是，这些“友好的”细菌能够非常熟练地把自己粘贴到大肠壁上任何可利用的地方。这些友好的细菌中的一些可以产生酸和被称为“细菌素”的抗菌化合物。这些细菌素可以帮助抵御那些令人讨厌的细菌的侵袭。

　　那些友好的细菌能够控制更危险的细菌的数量，增加人们对“前生命期”食物的兴趣。这种食物含有培养菌，酸奶就是其中的一种。在你喝下一瓶酸奶的时候，检查一下标签，看一看哪种细菌将会成为你体内的下一批客人。这就是益生菌。