談奇述異坊

近年「人類豬流感」、「禽流感」等肆虐全球，弄得人心惶惶，各國都聯手抗疫，大家亦嚴陣以待避免「中招」，不過一直以來仍有不少人將引起「流感」的「病毒」(Virus) 跟「細菌」(Bacteria) 混淆，到底它們是什麼東西，兩者之間又有什麼分別呢？

細菌 (Bacteria)

「細菌」(英文：Germs；學名：Bacteria ) 「廣義的細菌」即為「原核生物」(Prokaryotes)，是指一類其「細胞核」(Nucleus) 並無「核膜」(Nuclear Membrane) 包裹，只存在稱作「擬核區」(Nuclear Region)〔或擬核〕的裸露 DNA 的原始「單細胞生物」(Protozoa)，包括「真細菌」(Eubacteria) 和「古生菌」(Archaea) 兩大類群。其中除少數屬「古生菌」外，多數的原核生物都是「真細菌」。可粗分為 6 種類型，即「細菌」(狹義)、「放線菌」(Actinobacteria)、「螺旋體」(Spirochaetes)、「支原體」(Mycoplasma)、「立克次氏體」(Rickettsia) 和「衣原體」(Chlamydia)。

人們通常所說的「細菌」基本上是指「狹義的細菌」，「狹義的細菌」屬「原核微生物」的一類，是一種形狀細短，結構簡單，多以「二分裂方式」進行繁殖的「原核生物」，是在自然界分佈最廣、個體數量最多的有機體，是大自然物質循環的主要參與者。

「細菌」是生物的主要類群之一，屬於「細菌域」(Domain Archaea)。「細菌」是所有生物中數量最多的一類，據估計，其總數約有 5×10 的 30 次方個。「細菌」的個體非常小，目前已知最小的「細菌」只有 0.2 微米長，因此大多只能在顯微鏡下看到它們。「細菌」一般是「單細胞」，「細胞」結構簡單，缺乏「細胞核」、「細胞骨架」(Cytoskeleton) 以及「膜狀胞器」(Membranous organelles)，例如「粒線體」(Mitochondrion) 和「葉綠體」(Chloroplast)。基於這些特徵，「細菌」屬於「原核生物」。「原核生物」中還有另一類生物稱做「古細菌」，是科學家依據演化關係而另闢的類別。為了區別，本類生物也被稱做「真細菌」。

「細菌」的種類繁多，廣泛分佈於土壤和水中，或者與其他生物共生。分布極廣，即使是不利於一般生物生長的環境，也都有「細菌」的存在。它們的生命力極頑強，人們隨時隨地都和空氣接觸，人體身上也帶有相當多的「細菌」。據估計，人體內及表皮上的「細菌」細胞總數約是人體「細菌」總數的十倍。此外，也有部分種類分佈在極端的環境中，例如溫泉，甚至是放射性廢棄物中，它們被歸類為「嗜極生物」(Extremophile)，其中最著名的種類之一是「海棲熱袍菌」(Thermotoga maritima)，科學家是在「意大利」的一座海底火山中發現這種「細菌」的。而 2008 年在「格陵蘭」3.2 公里的冰層下，那裡常年低溫、高壓缺氧、食物匱乏，卻仍發現存活超過 12 萬年的「細菌」。

然而，「細菌」的種類是如此之多，科學家研究過並命名的種類只佔其中的小部份。「細菌域」下所有「門」中，只有約一半包含能在實驗室培養的種類。

「細菌」的營養方式有自營及異營，其中異營的腐生「細菌」是生態系中重要的分解者，使碳循環能順利進行。部分「細菌」會進行「固氮作用」(Nitrogen fixation)，使「氮元素」(Nitrogen) 得以轉換為生物能利用的形式。

細菌的構成

「細菌」的構造比較簡單，沒有「粒線體」，也沒有「核膜」(Nuclear membrane) 和「核仁」(Nucleolus) 等構造；「細菌」的「染色體」(Chromosome) 只由一條裸露的 DNA 所構成；「細胞壁」(Cell wall) 不含「纖維素」(Cellulose)，主成分為「肽聚糖」(Peptidoglycan)。

有些「細菌」還有「鞭毛」(Flagellum) 與「莢膜」(Capsular)。「鞭毛」的數目及長短，因「細菌」種類不同而異。「鞭毛」由「蛋白質」(Protein) 構成，為一種運動構造，如果斷掉，將會影響運動。「莢膜」則是一種黏性構造，大多數「細菌」的「莢膜」由「多糖」(Polysaccharide) 構成，具保護的作用；「莢膜」的存在也往往和致病力有關。有些「細菌」還會為了要度過不良的時期，形成一種「休眠孢子」(Resting spore)，稱為「內孢子」(Endospore)。「內孢子」對環境的抵抗力特別強，到環境適合時，「孢子」才會萌發並進行繁殖。

細菌有多大？

各個「細菌」的大小並不一致，但是都必須用顯微鏡方能一睹廬山真面目。「細菌」的發現者：荷蘭商人 Antony van leeuwenhoek ，(1632-1723)。「細菌」大小的單位是「微米」(μm)。像是「桿菌」長約 0.5-10μm，寬約 0.2-1.0μm；「球菌」的直徑約為 0.3-1.2μm；「螺形菌」的長約 3-50μm。不僅不同種的「細菌」大小不同，即使由同一個「細菌」增生出的「細菌」也會有不同的大小。

細菌的型態、形狀和排列

根據「細菌」的形狀，在正常環境下的基本形態可將之區分為 1.球菌 2.桿菌 3.螺旋菌 三類。

「球菌」(Cocci) 呈圓球形，絕大多數不具「鞭毛」，分裂以後往往會暫時排列在一起；有些成對排列，稱為「雙球菌」(Diplococcus)；有些呈鏈狀排列，稱為「鏈球菌」(Streptococcus)；有些則聚集成團，稱為「葡萄球菌」(Staphylococcus)。

若再依分裂方向及分裂後的排列狀況來看，還能細分 5 種：

「桿菌」(Bacilli) 呈桿狀，有的具「鞭毛」，有的沒有。菌端多圓鈍，菌體呈桿狀，或微彎。「桿菌」的大小依種類不同而有異，例如「大腸桿菌」(Escherichia coli) 長 2-3μm，「流行性感冒桿菌」長 0.7-1.5μm。排列方式有三種：單獨、成雙、成鏈。「細菌」中以「桿菌」的種類最多，如「大腸菌」、「枯草菌」(Bacillus subtilis) 或「破傷風菌」(Clostridium tetani) 等都是。

「螺旋菌」(Spirochete) 呈螺旋狀，具「鞭毛」，種類遠比「桿菌」或「球菌」少，主要生活在土壤或水中，通常沒有致病的能力。

可細分兩種：

細菌的結構

細胞壁 (Cell Wall)

無色透明、堅韌富彈性的膜壁，佔「細菌」整體乾重的 10-40%。由於折光性及不易染色，所以很難在光學顯微鏡下看到。「細胞壁」的厚度隨種類而異，平均約為 10-25mm，主要功用在於保持「細菌」外型和保護「細菌」。「細胞壁」的化學組成也隨種類而異，基本上由「碳水化合物」(Carbohydrate)、「蛋白質」(Protein) 和「脂質」(Lipid) 鑲嵌而成。若用「革藍氏染色法」(Gram Staining) 染色，可把所有細菌分作「革蘭氏陽性」(Gram Positive) 及「革蘭氏陰性」(Gram Negative) 兩種，兩種的「細胞壁」的組成不同。

細胞膜 (Cell Membrane)

具有半透性的生物膜。共分三層，內外層較暗，厚度有 2-4nm，中層較透明，厚度有 3-5nm。膜佔乾重的 10%，由「類脂質」(Lipoid)、「蛋白質」和「碳水化合物」 組成。具有許多微孔，控制分子進出及調節滲透。膜上有許多種「酵素」(Enzyme)，參與「細菌」的物質交換、合成及氧化。

細胞質 (Cytoplasm)

含「水」、「蛋白質」、「核酸」(Nucleic Acids)、「脂類」、「醣類」及「鹽類」的透明膠體。「細胞質」是代謝的中心，內有許多「胞器」和「酵素」。這些「胞器」包括有：

1.核糖體 (Ribosomal) 微小的游離球狀顆粒，主要集中在核區和「細胞膜」上，數目隨年齡有異，合成最活躍時，「核糖體」可多達 5 萬個，佔「細胞質」乾重的 25%。

2.中個體 (Individual)「細胞膜」向內凹陷折疊而成的膜狀構造，多在「革蘭氏陽性菌」中見到，位於「細菌」的一側與核區連接。主要功用在於「細胞壁」的合成、DNA 複製、呼吸及「芽孢」的形成有關，相當於「粒腺體」，因此有「類粒腺體」之稱。

3.質體 (Plasma Membrane) 環形雙股 DNA 片段，能進行複製，其中含有一些非生命所必須的「基因」(Gene)。「質體」比「染色體」小，只有 50-100 個基因，也可以插入「染色體」中，稱為「附加體」。目前已知「質體」存在於許多「革蘭氏陰性菌」和部份「革蘭氏陽性菌」中。

4.核物質 (Nuclear Matter) 「細菌」的「核物質」無核膜來與質分開，而呈現球狀、卵狀、啞鈴狀或帶狀，由於無核膜，所以不能稱之為「細胞核」而改稱「核物質」。「核物質」也由 DNA 組成，環形，長 1.36mm 的細絲折疊成盤繞的結構。「核物質」的大小、形狀與排列形式，不但因種類不同而不同，還隨生長階段及環境而改變。

細菌的特殊構造

「鞭毛」(Flagellum) 有一些「細菌」的表面生長著數目不等的「蛋白質」絲狀物，稱作「鞭毛」，其長度會隨種類、年齡而異。「鞭毛」是由「細胞質」內的「鞭毛基粒」長出，穿過「細胞膜」和「細胞壁」而游離。它的寬度約 20-50 nm，超出了光學顯微鏡的可見範圍。其功用在於運動，運動方式與「鞭毛」數目及分佈位置有關。依「鞭毛」的排列方式和數目，可將具「鞭毛」的「細菌」分為 5 類：

「莢膜」(Capsular) 可以看見的，稱為「莢膜」。莢膜通常圍繞在 1-3 個菌體的周圍，但「腐生菌」(Saprophyte) 的「莢膜」內經常包含很多「菌體」，統稱為「膠菌團」(Zoogloea)。「莢膜」的化學成份因菌種而有不同，但總合來看，主要成份是來自「醣類」、「糖蛋白」(Glycoproteins) 及黏狀物。「莢膜」的形成具有遺傳性，只有在異常情況下才會暫時或永久消失。形成「莢膜」是有條件的，必須要在感染的動物體內，或在加有血清或「碳酸氫鈉」(Sodium Bicarbonate) 的培養基中，並在「二氧化碳」(Carbon Dioxide) 的情況下才會形成「莢膜」。

「芽孢」(Spore) 某些「桿菌」在發育到某一階段時，會在內部形成圓形或卵形的「芽孢」，屬於「細菌」的休眠狀態。首先是在內部一定的部位發生「細胞質」濃縮，水分剩下不到 40%，然後再形成多層厚膜。「芽孢」核心含有 DNA、RNA「蛋白質」和「酵素」。外層則依次包括「內膜」(Endomembrane)、「芽孢壁」(Spore Wall)、「皮質層」(Cortex)、「外膜」(Outermembrane)、「芽孢殼」(Spore Coat) 和「芽孢外壁」(Exosporium)，不具通透性。內、「外膜」由「細胞膜」形成；「芽孢壁」在發芽後形成「細胞壁」；「皮質層」最薄，但具有耐熱性；「芽孢殼」無通透性，能抗化學藥物的滲入；「芽孢」外壁則較疏鬆。有時「芽孢」可抵抗 150℃ 乾熱滅菌一小時。形成「芽孢」也是有條件的，但隨「細菌」種類不同而有異。「原菌體」未消失前，「芽孢」在菌體內的位置隨「細菌」種類不同而有變化。

「芽孢」在適宜條件下〔溫度、濕度和養分〕，會吸收水分和養料而膨大，在「芽孢」一端發生破裂，新的個體便由此長出而留下空殼，歷時 4-5 小時。

「柔毛」(Pilus)〔菌毛〕根據形態及作用特點不同可分為「普通柔毛」及「性柔毛」：

什麼是「革蘭氏陰性菌」與「革蘭氏陽性菌」？

用「革蘭氏染色法」染色細菌「細胞壁」，並用酒精脫色。若能將紫色脫去而呈紅色者稱「革蘭氏陰性菌」；若呈紫色，則為「革蘭氏陽性菌」。此法可將所有的細菌分為這兩類，這與「細胞壁」成分有關。

「革蘭氏陽性菌」的壁厚達 15-35nm，組成成分中的「胞壁酸」(Muramic Acid)、「磷壁酸」(Teichoic Acid) 和「二氨基庚二酸」(Diaminopimelic Acid) 則為「陽性菌」特有。「革蘭氏陰性菌」的壁較薄約 10-15nm，成份比「陽性菌」複雜。不含「磷壁酸」，但含有「脂蛋白」(Lipoproteins)、「脂多糖」(Lipopolysaccharide) 和「球蛋白」(Globulin) 等。

革蘭氏陰性菌

革蘭氏陽性菌