細菌有否性別之分??

由下文可見細菌有性別之分．

細菌通過細胞的暫時溝通和DNA轉移而導致基因重組的過程為細菌接合。細菌接合現象是由美國微生物學家萊德伯格及塔特姆在大腸桿菌K-12品系中發現並證實的。而後，英國微生物遺傳家W.海斯和美國微生物遺傳學家也各自證明大腸桿菌細胞也有「性別」。而這種性別與大腸桿菌中是否存在稱為F因子的質體有關。此種質體又可稱為性因子或致育因子。具有F因子的細菌是DNA的提供者（雄性），沒有F因子的細菌（F-）是DNA的接受者（雌性）。F因子是環狀的DNA分子，約由94500鹼基因組合，它上面存在著決定細菌細胞表面形成性毛的基因。單就細菌接合的生物學意義來說，它相當於是高等動植物的有性生殖。而其中又有些區別：（1）高等生物利用受精作用結合的細胞通常只限於經過減數分裂的雄雌配子，而細菌接合中的細胞即是一般的營養細胞。（2）高等生物經受精後會融合成一合體，細菌只是暫時溝通而不融合。供體細菌按F因子的存在又可分為二類：處於自主複製狀態的細菌稱F+細菌、整合在DNA上的細菌稱為高頻率重組細菌（Hfr）……。許多細菌也都發現有自己的性因子，但在革蘭氏陽性細菌中還未發現接合現象。另外，大腸桿菌還能與其他腸道細菌進行接合。一般親緣關係愈近的細菌重組機率愈高、重組體也愈穩定。而有些細菌本來不能進行種間的細菌接合，但經由和大腸桿菌的接合而獲得F因子便能進行接合。

一、　簡介

? 細菌是現存地球上第二簡單的生物，屬於原核生物界，也就是沒有真細胞核的生物。這類生物沒有膜質的細胞器（如粒線體、高爾基器、內質網）。

? 細菌廣泛分佈於地球不同生境，如泥土、水、及各種生物體內。

? 有些細菌對人類有害，導致疾病、物質腐壞等；有些對人類有益，如分解者有助完成重要元素的循環。

? 有不同的外貌（球菌、桿菌、螺旋狀菌、弧菌）和形態（單獨、鏈狀、團狀）。

? 有些細菌帶有鞭毛（一條或多條），但通常只用於吸附環境。

? 有些細菌會群生而形成菌落（colony）。菌落細小，接觸環境的面積比相對很大。



二、　細菌的結構

a.
莢膜

capsule
? 只有一些細菌擁有的結構；

? 由多糖構成，從細胞內分泌；

? 黏度高，不易擴散離開，所以維持包圍細胞；

? 作為保護性外層。



b.
細胞壁

cell wall
? 由蛋白質、碳水化合物和一些脂肪構成而形成聚合物，但不是纖維素；

? 成為細菌乾重的一個重要部分；

? 堅韌，保護細胞。



c.
細胞膜

cell membrane
? 構造與真核細胞相同，用以控制營養和廢物進出細胞

? 有些細菌的細胞膜會向內摺疊，作為細菌葉綠素依附的位置。



d.
細胞質

cytoplasm
? 含有RNA、環狀DNA、營養、酶；

? 有些帶有光合作用色素（但沒有葉綠體）。

? 所帶核糖體比真核細胞的細小。



e.
間體

mesosome
? 細胞膜向內皺摺所形成的結構；

? 作為細菌進行呼吸作用的位置（功能等同粒線體）。



f.
其他
? 有些帶有鞭毛；

? 有些細菌形成細小的毛（pilus）用以進行有性生殖。




三、　細菌的營養方式

3.1 自養營養：光合作用

? 以不同的氫化合物，透過光能把二氧化碳還原（光合細菌）

? 例子：硫細菌（sulphur bacteria）。它們有細菌葉綠素吸收陽光，以硫化氫（H2S）還原二氧化碳。（綠色植物：H2O）。

6CO2 + 12H2S ¾¾¾¾¾¾¾¾® C6H12O6 + 12S + 6H2O

? 硫細菌生長在湖底，淤泥內有大量硫化氫。經光合作用後形成的硫會積聚於細菌表面。（光合細菌都是厭氧的）

? 細菌葉綠素有兩種形態：綠色和紫色，所以有綠色硫細菌和紫色硫細菌。



3.2 自養營養：化學合成

? 無需利用陽光，只透過無機化合物的氧化過程產生能量，以製造碳水化合物的化合細菌。

? 例如鐵細菌（iron bacteria），生活在流經鐵礦的河流區域，鐵被氧化而產生能量。

Fe2+¾¾¾¾¾®Fe3+

6CO2 + 6H2O ¾¾¾¾¾¾¾¾® C6H12O6 + 6O2

例如無色硫細菌（colourless sulphur bacteria），生活在腐化的有機物中，把硫化氫（H2S，無機物）氧化成水和硫，以此能量產生碳水化合物。

O2 + H2S ¾¾¾¾¾¾¾¾® H2O + S + 能量

例如硝化細菌（nitrifying bacteria），生活在泥土中（參會考氮循環）

亞硝酸細菌

2NH4+ + 3O2 ¾¾¾¾¾¾¾¾® 2NO2- + 4H+ + 2 H2O

硝酸細菌

2NO2- + O2 ¾¾¾¾¾¾¾¾® 2NO3-



3.3 腐生營養

分泌消化，進行胞外消化。

以擴散作用把消化後的食物吸收。
有助分解生物的屍體形成腐殖質（humus），增加土壤的肥力。
例子：泥土中的腐敗細菌（putrefying bacteria）



3.4 寄生營養

生活在生物的體內，往往導致疾病。



四、　細菌的繁殖

所有細菌都能進行無性生殖，只有少量細菌能進行有性生殖。

　

4.1 二分體分裂（Binary fission）

其增長速率往往出現指數增長（exponential growth），而增長速率則受環境條件所限制，如氧含量、營養含量、有毒代謝物的濃度、光強度等。

遺傳變異不多（因為準確地透過DNA複雜為子細胞提供遺傳物質）。



4.2 接合（Conjugation）

1946年以兩種大腸桿菌（E. coli）進行的實驗。正常情況下大腸桿菌能透過葡萄糖和礦物鹽合成所有種類氨基酸，以幅射引發突變，用其中兩個突變體（不能合成維生素 vs. 不能合成甲硫氨酸methionine）放置於沒有維生素和甲硫氨酸的培養基中，最後發現數百個菌落。

在電子顯微鏡下觀察到當兩個細菌細胞碰撞時會出現一條相連兩個細胞的幼管。透過這條幼管，遺傳物質（F因子）從一個細胞（供體）傳送到另一個細胞（受體）。

約有十萬分之一的機會F因子會與供體的DNA結合，以致轉移的不單是F因子，還有供體的整段或部分DNA。

經過接合，細胞並沒有後代數量的增加，但其所含遺傳物質會有所改變，導致出現變異。這類屬於細菌的有性繁殖。



4.3 孢子形成（Spore formation）

在不利條件下，一些細菌能把原生質收縮，脫離細胞壁；原生質能分泌一層堅韌物質包圍整個原生質，形成內孢子（因為在細胞壁內形成）。

內孢子的防禦能力極佳，能抵受脫水、極端溫度、消毒劑等。（正常細菌於50oC死亡，但內孢子能抵禦100oC水溫）



五、　細菌的經濟效益

5.1 對經濟有益的細菌
環境中的腐生細菌作為分解者，把泥土和水中動植物的屍體分解；否則生物中的重要元素均會被鎖死於屍體內。污水處理也是以相同原理進行。

固氮細菌（根瘤或泥土中）能把氮氣轉化為氨。氨會被硝化細菌轉為硝酸鹽。這樣能增加泥土的氮含量，被植物吸收後製造蛋白質，有助植物的生長，增加農業產量。

不少細菌應用於製造工業產品。例如製造乳酪產品，把細菌加入奶中，發酵成乳酸，把奶凝固；例如醋的生產是把某些細菌加入酒精中。

由於細菌繁殖迅速，容易培養，所以廣泛應用於科學的研究和醫學產品的製造。一些細菌是產生抗生素的主要來源，如鏈球菌（Streptomyces）產生鏈霉素（Streptomycin）。



5.2 對經濟有害的細菌

細菌是導致人類和禽畜疾病的重要原因之一，如食物中毒、肺癆、傷寒、霍亂等，為醫療開支造成負擔。

腐生細菌分解人類的產品，包括食物、皮革製品等。

某些細菌會減少土壤的肥力，如反硝化細菌。



六、　細菌與細胞器的內共生理論（Endosymbiont theory）

原核細胞與粒線體、葉綠體有不少相似的構造，相比真核細胞是不同的：


原核細胞、粒線體、葉綠體
真核細胞

DNA
環狀

不是在細胞核內


直線

在細胞核內

核糖體


較小（30S+50S=70S）
較大（40S+60S=80S）

平均直徑
原核細胞：0.5-10 mm

葉綠體：1-10 mm

粒線體：1 mm
真核細胞：10-100 mm
粒線體和葉綠體有自我分裂的能力，也內含遺傳物質。

由於粒線體和葉綠體有其獨立於原細胞的DNA，科學家提出內共生理論，指出粒線體和葉綠體在生物歷史最初都是獨立的原核生物，但進入了較大的原核細胞或真核細胞內，以共生形式並存。粒線體是需氧細菌，葉綠體則是光合細菌。

沒有
細菌是原核生物

所有細菌都能進行無性生殖，只有少量細菌能進行有性生殖。分性別是為了生殖，細菌可以無性生殖，不會有性別之分

Bacteria has not sex (not sexual characters)...however, some bacteria with +ve and -ve strains.....

細菌是無性別之分的, 因為細菌是無性繁殖的
細菌可以以無性或者遺傳重組兩種方式繁殖，最主要的方式是以二分裂法這種無性繁殖的方式：一個細菌細胞細胞壁橫向分裂，形成兩個子代細胞。並且單個細胞也會通過如下幾種方式發生遺傳變異：突變（細胞自身的遺傳密碼發生隨機改變），轉化（無修飾的DNA從一個細菌轉移到溶液中另一個細菌中），轉染（病毒的或細菌的DNA，或者兩者的DNA，通過噬菌體轉移到另一個細菌中），細菌接合（一個細菌的DNA通過兩細菌間形成的特殊的蛋白質結構，接合菌毛，轉移到另一個細菌）。細菌可以通過這些方式獲得DNA，然後進行分裂，將重組的基因組傳給後代。許多細菌都含有包含染色體外DNA的質體。
處於有利環境中時，細菌可以形成肉眼可見的集合體，例如菌簇。

細菌(Bacteria)是生物的主要類群之一。它們多數只能在顯微鏡下看到，一般是單細胞，細胞結構簡單，缺乏細胞核、細胞骨架以及細胞器，比如線粒體和葉綠體。由於這些特徵，細菌屬於原核生物（原核生物的另一類是古菌(Archaea)。或者本類群稱作真細菌(Eubacteria)，而另一類爲古細菌(Archaebacteria)）。與原核生物相反，具有更複雜細胞結構的生物被稱爲真核生物(Eukaryota 或 Eukarya)。

細菌是所有生物中數量最多的。它們廣泛分佈於土壤和水中，或者與其它生物共生。很多病原體是細菌。細菌非常小，通常大小隻有0.5到5.0微米，儘管有一些直徑可達0.75毫米（硫珠菌(Thiomargarita)）。細菌通常像植物和真菌一樣，具有細胞壁，但其組成不同，爲肽聚糖。很多細菌利用鞭毛運動，其結構也與其它生物不同。

歷史
細菌這個名詞最初由德國科學家埃倫伯格(Christian Gottfried Ehrenberg, 1795-1876)在1828年提出，用來指代某種細菌。這個詞來源於希臘語βακτηριον，意為「小棍子」。

1866年，德國動物學家海克爾(Ernst Haeckel, 1834-1919)建議使用「原生生物」，包括所有單細胞生物（細菌、藻類、真菌和原生動物）。

1878年，法國外科醫生塞迪悅(Charles Emmanuel Sedillot, 1804-1883)提出「微生物」來描述細菌細胞或者更普遍的用來指微小生物體。

因為細菌是單細胞微生物，用肉眼無法看見，需要用顯微鏡來觀察。1683年，列文虎克(Antony van Leeuwenhoek, 1632–1723)最先使用自己設計的單透鏡顯微鏡觀察到了細菌，大概放大200倍。路易·巴斯德(Louis Pasteur, 1822-1895)和羅伯特·科赫(Robert Koch, 1843-1910)指出細菌可導致疾病。

繁殖
細菌可以以無性或者遺傳重組兩種方式繁殖，最主要的方式是以二分裂法這種無性繁殖的方式：一個細菌細胞細胞壁橫向分裂，形成兩個子代細胞。並且單個細胞也會通過如下幾種方式發生遺傳變異：突變（細胞自身的遺傳密碼發生隨機改變），轉化（無修飾的DNA從一個細菌轉移到溶液中另一個細菌中），轉染（病毒的或細菌的DNA，或者兩者的DNA，通過噬菌體轉移到另一個細菌中），細菌接合（一個細菌的DNA通過兩細菌間形成的特殊的蛋白質結構，接合菌毛，轉移到另一個細菌）。細菌可以通過這些方式獲得DNA，然後進行分裂，將重組的基因組傳給後代。許多細菌都含有包含染色體外DNA的質體。

處於有利環境中時，細菌可以形成肉眼可見的集合體，例如菌簇。

細菌具有許多不同的代謝方式。一些細菌只需要二氧化碳作為它們的碳源，被稱作自養生物。那些通過光合作用從光中獲取能量的，稱為光合自養生物。那些依靠氧化化合物中獲取能量的，稱為化能自養生物。另外一些細菌依靠有機物形式的碳作為碳源，稱為異養生物。

光合自養菌包括藍細菌，它是已知的最古老的生物，可能在製造地球大氣的氧氣中起了重要作用。其他的光合細菌進行一些不製造氧氣的過程。包括綠硫細菌，綠非硫細菌，紫硫細菌，紫非硫細菌和太陽桿菌。

正常生長所需要的營養物質包括氮，硫，磷，維生素和金屬元素，例如鈉，鉀，鈣，鎂，鐵，鋅和鈷。

根據它們對氧氣的反應，大部分細菌可以被分為以下三類：一些只能在氧氣存在的情況下生長，稱為需養菌；另一些只能在沒有氧氣存在的情況下生長，稱為厭養菌；還有一些無論有氧無氧都能生長，稱為兼性厭氧菌。細菌也能在人類認為是極端的環境中旺盛得生長，這類生物被稱為極端微生物。一些細菌存在於溫泉中，被稱為嗜熱細菌；另一些居住在高鹽湖中，稱為喜鹽微生物；還有一些存在於酸性或鹼性環境中，被稱為嗜酸細菌和嗜鹼細菌；另有一些存在於阿爾卑斯山冰川中，被稱為嗜冷細菌。

運動
運動型細菌可以依靠鞭毛，細菌滑行或改變浮力來四處移動。另一類細菌，螺旋菌，具有一些類似鞭毛的結構，稱為軸絲，連接周質的兩細胞膜。當他們移動時，身體呈現扭曲的螺旋型。

細菌鞭毛以不同方式排布。細菌一端可以有單獨的極鞭毛，或者一叢鞭毛。周毛菌表面具有分散的鞭毛。

運動型細菌可以被特定刺激吸引或驅逐，這個行為稱作趨性，例如，趨化性，趨光性，趨機械性。在一種特殊的細菌，粘細菌中，個體細菌互相吸引，聚集成團，形成子實體。

形態
桿菌，球菌，螺旋菌，弧菌


分類地位
細菌的分類的變化根本上反應了發展史思想的變化，許多種類甚至經常改變或改名。最近隨着基因測序，基因組學，生物信息學和計算生物學的發展，細菌學被放到了一個合適的位置。

最初除了藍細菌外（它完全沒有被歸為細菌，而是歸為藍綠藻），其他細菌被認為是一類真菌。隨着它們的特殊的原核細胞結構被發現，這明顯不同於其他生物（它們都是真核生物），導致細菌歸為一個單獨的種類，在不同時期被稱為原核生物，細菌，原核生物界。一般認為真核生物來源於原核生物。

通過研究rRNA序列，美國微生物學家伍茲(Carl Woese)於1976年提出，原核生物包含兩個大的類群。他將其稱為真細菌(Eubacteria)和古細菌(Archaebacteria)，後來被改名為細菌(Bacteria)和古菌(Archaea)。伍茲指出，這兩類細菌與真核細胞是由一個原始的生物分別起源的不同的種類。研究者已經拋棄了這個模型，但是三域系統獲得了普遍的認同。這樣，細菌就可以被分為幾個界，而在其他體系中被認為是一個界。它們通常被認為是一個單源的群體，但是這種方法仍有爭議。

細菌分類
細菌可以按照不同的方式分類。細菌具有不同的形狀。大部分細菌是如下三類：桿菌是棒狀；球菌是球形（例如鏈球菌或葡萄球菌）；螺旋菌是螺旋形。另一類，弧菌，是逗號形。

細菌的結構十分簡單，原核生物，沒有膜結構的細胞器例如線粒體和葉綠體，但是有細胞壁。根據細胞壁的組成成分，細菌分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。「革蘭氏」來源於丹麥細菌學家革蘭(Hans Christian Gram)，他發明了革蘭氏染色。

有些細菌細胞壁外有多糖形成的莢膜，形成了一層遮蓋物或包膜。莢膜可以幫助細菌在乾旱季節處於休眠狀態，並能儲存食物和處理廢物。

用處和危害
細菌對環境，人類和動物既有用處又有危害。一些細菌成為病原體，導致了破傷風、傷寒、肺炎、梅毒、霍亂和肺結核。在植物中，細菌導致葉斑病、火疫病和萎蔫。感染方式包括接觸、空氣傳播、食物、水和帶菌微生物。病原體可以用抗菌素處理，抗菌素分為殺菌型和抑菌型。

在土壤中，微生物中固氮菌的酶將氮氣轉化為氨，可以讓植物利用，這些微生物位於根系周圍（包括根表面和經輕微晃動後仍附着在根上的土壤）。一些細菌可以利用氮氣分子作為氮源，將其轉化為含氮化合物，稱為固氮。另外一些細菌與人類或其他生物共生。例如，存在於腸道內的細菌，如乳酸菌可以幫助阻止具有潛在威脅的有害微生物生長，以及分泌具有益人體的物質提供少量的維生素。

細菌具有非凡的降解各種有機化合物的能力。高度專一的微生物在特定種類的有機化合物的礦化過程中起了重要作用。例如，植物組織中大量存在的纖維素的分解主要由一類需氧細菌噬胞菌(Cyto*****a)來完成的。

細菌通常與酵母和黴菌一起被用於醱酵食物，例如乾酪、泡菜、醬油、醋、酒、酸奶等。使用生物技術，可以將細菌經基因工程修飾後用於生產藥物，例如胰島素，或者用於有毒廢物的生物處理。

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http://haychik.tripod.com/bio1c.htm