細菌屬于原核細胞型微生物。
最精確的方法為遺傳學(xué)分類方法。
最常用的是經(jīng)典傳統(tǒng)分類法：按照細菌的親緣關(guān)系，界門綱目科屬種型株分類。
科：由共同關(guān)系的屬組成，如腸桿菌科；
屬：是種的高一級分類單位，通常包含有共同特征或關(guān)系密切的種，用以描述微生物的主要特征，如埃希氏菌屬；
種：是分類等級的基本單位，同一種微生物形態(tài)、生理學(xué)特征和組成成分基本相同，用以描述微生物的次要特征，如大腸埃希氏菌；
菌株或品系：同一種微生物中不同來源的純培養(yǎng)物，如大腸埃希氏菌CGMCC 1.3373。

二、細菌形態(tài)學(xué)及形態(tài)學(xué)檢查法

細菌形態(tài)結(jié)構(gòu)主要指細菌的大小、形狀、排列及超微結(jié)構(gòu)。細菌結(jié)構(gòu)與其生理功能、致病性、免疫性有關(guān)。

2.1 形態(tài)結(jié)構(gòu)
2.1.1 基本形態(tài)3類：球菌、桿菌、螺旋菌，桿菌是最常見的形態(tài)。

2.1.2 大小
測量細菌大小的單位為微米μm。球菌以直徑表示大小，桿菌以長與寬表示大小，同一種細菌在不同情況下大小形態(tài)也有差別：涂片干燥、固定、染色時細菌收縮；快速生長的球菌往往呈短桿狀。
菌齡與細菌大小的關(guān)系受許多因素影響，主要與代謝廢物的積累及培養(yǎng)基中滲透壓上升等因素有關(guān)。

2.1.3 結(jié)構(gòu)
基本結(jié)構(gòu)：細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、核質(zhì)；
特殊結(jié)構(gòu)：鞭毛、菌毛、莢膜、芽孢等。
菌毛是什么？

菌毛（Pilus）許多革蘭氏陰性菌菌體表面遍布的比鞭毛更為細、短、直、硬、多的絲狀蛋白附屬器，也叫做纖毛（Fimbriae)。其化學(xué)組成是菌毛蛋白（Pilin），菌毛與運動無關(guān)。菌毛可分為普通菌毛(Commonpilus)和性菌毛(Sexpilus)兩種。普通菌毛長0.3～1.0um,直徑7nm。具有粘著細胞（紅細胞、上皮細胞）和定居各種細胞表面的能力，它與某些細菌的致病性有關(guān)。無菌毛的細菌則易被粘膜細胞的纖毛運動、腸蠕動或尿液沖洗而被排除，失去菌毛，致病力亦隨之喪失。性菌毛 有的細菌還有1～4根較長的性菌毛，比普通菌毛而粗，中空呈管狀。性菌毛由質(zhì)粒攜帶的一種致育因子（Ferility factor）的基因編碼，故性菌毛又稱F菌毛。帶有性菌毛的細菌稱為F+菌或雄性菌，無性菌毛的細菌稱為F-菌或雌性菌。F+菌體內(nèi)的質(zhì)粒或染色體DNA可通過中空的性菌毛進入F-菌體內(nèi)，這個過程稱為接合（conjugation）。細菌的毒性及耐藥性等性狀可通過此方式傳遞，這是某些腸道桿菌容易產(chǎn)生耐藥性的原因之一。

2.2 形態(tài)學(xué)檢查法
分為不染色標本檢查法和染色標本檢查法。
不染色標本檢查法：依靠普通顯微鏡，雖可觀察細菌大小、形態(tài)，但主要用于觀察細菌的動力。
觀察細菌有動力時，應(yīng)選用新鮮的幼齡培養(yǎng)物（對數(shù)期），并在20℃以上室溫中進行，同時應(yīng)掌握區(qū)別細菌真正運動與溶膠的布朗運動。常用的方法有壓滴法、懸滴法、暗視野映光法等。

染色標本檢驗法：分為單染色法、復(fù)染色法、特殊染色法。
觀察細菌菌毛應(yīng)使用鞭毛染色法。
細菌學(xué)中最常用的鑒別染色法是革蘭氏染色法。
基本步驟為：涂片→干燥→固定→染色
革蘭氏染色的結(jié)果與培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件及操作技術(shù)等有著密切關(guān)系。酒精脫色為關(guān)鍵步驟。

三、細菌生理學(xué)

3.1 化學(xué)組成
水、蛋白質(zhì)、糖類、脂類、無機鹽、核酸、維生素，各種組成隨細菌種類、菌齡、細菌所處環(huán)境不同而有差異。
固形成分占菌體質(zhì)量15%~25%，其中碳、氫、氧、氮四種元素占90%~97%，其他元素占3%~10%。
水分：占細菌質(zhì)量75%~85%，芽孢約40%。繁殖體內(nèi)主要是游離水，芽孢內(nèi)主要是結(jié)合水。結(jié)合水不易蒸發(fā)，不凍結(jié)，不能作為溶劑，也不能滲透。
蛋白質(zhì)：分布在菌體各個組成部分，占菌體固形成分50%~80%。除少量白蛋白、球蛋白等單純蛋白質(zhì)外，絕大部分與其他物質(zhì)結(jié)合成復(fù)合蛋白質(zhì)，如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，其中核蛋白含量最高。蛋白質(zhì)是維持細菌生命活動的最基本物質(zhì)，是細菌酶類的主要組成部分。
核酸：分RNA（細胞質(zhì)、細胞膜中，約占固形成分10%）與DNA（染色體、質(zhì)粒中，占固形成分3%左右）兩種。
糖類：占固形成分10%~30%，主要以多糖形式存在，如莢膜多糖、纖維素、淀粉、糖原等。
脂類：細菌體內(nèi)能量儲存場所。
無機鹽類：調(diào)節(jié)劑滲透壓和維持酶活性的作用。
其他：生長因子主要是B族維生素，大多數(shù)是菌體內(nèi)的輔酶成分。色素種類很多，一般都是含氮的有機物。

3.2 物理性狀
帶電現(xiàn)象：菌體蛋白質(zhì)由許多氨基酸組成。氨基酸是兼性離子，在等電點時，其所帶正電荷與負電荷相等。革蘭氏陽性菌pH2~3，革蘭氏陰性菌pH4~5。一般培養(yǎng)、染色、血清學(xué)試驗中，多數(shù)為中性或弱堿性環(huán)境，pH值高于細菌等電點，均帶負電荷。環(huán)境中pH值越高所帶負電荷越多。帶電現(xiàn)象與細菌的染色反應(yīng)、凝集反應(yīng)、抑菌、殺菌作用等都有密切關(guān)系。

多相膠體：原生質(zhì)中具有多種蛋白質(zhì)，成分結(jié)構(gòu)各不相同，為多相膠體，因此可同時進行各種性質(zhì)不同的生化反應(yīng)。細胞外濃度較低的化學(xué)物質(zhì)可被原生質(zhì)中的某一相選擇性的吸收濃縮于細胞內(nèi)。
表面積：單位體積的表面積比其他大生物的表面積大。每立方厘米葡萄球菌的表面積為60000cm²。因而細菌代謝活躍，繁殖速度很快，同樣對外界環(huán)境因素的影響也十分敏感。

布朗運動：在溶液中，因受到分散酶分子的撞擊，發(fā)生不移動位置的顫動，叫做布朗運動。

光學(xué)性質(zhì)：菌體呈半透明狀態(tài)，光線照射菌體時，一部分光被吸收，一部分光發(fā)生散射，所以細菌懸液呈現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。

滲透性：細菌的細胞壁和細胞膜都有半滲透性，吸收營養(yǎng)和代謝產(chǎn)物均依賴于這種通透作用。細菌具有堅韌的細胞壁，除能耐受菌體內(nèi)部的高滲透壓外，還能保護細菌在滲透壓較低的環(huán)境中不致破裂，但在純水中也不免吸收水分而脹裂。

3.3 代謝
細菌為了生長繁殖，必須從環(huán)境中吸取營養(yǎng)物質(zhì)作為能源和基本原料，并排出不需要的產(chǎn)物，這些生化過程稱為細菌的代謝，包括分解代謝和合成代謝。
3.3.1 分解代謝及生化反應(yīng)
定義：將復(fù)雜的營養(yǎng)物質(zhì)分解為簡單的化合物，一方面提供合成菌體成分的原料，一方面從物質(zhì)分解中獲得能量。
（1）糖類：大多數(shù)細菌能利用糖，由于各種細菌所具有的酶系統(tǒng)不同，故分解糖類的能力也不同。基本的糖代謝過程：多糖→單糖→丙酮酸，而丙酸酮進一步分解的后續(xù)過程則因各種細菌而異。
1）糖發(fā)酵試驗：經(jīng)常用于細菌的鑒別。如大腸埃希氏菌，使丙酮酸生成甲酸，并由甲酸解氫酶分解甲酸生成CO2和H2，所以分解葡萄糖時產(chǎn)酸產(chǎn)氣；而傷寒桿菌只有使丙酮酸生成甲酸的能力，分解葡萄糖只能產(chǎn)酸不能產(chǎn)氣。
2）V-P試驗：產(chǎn)氣桿菌能使丙酮酸脫羧，生成中性乙酰甲基甲醇。乙酰甲基甲醇在堿性溶液中被大氣中的氧分子氧化，生成紅色化合物，這一反應(yīng)成為V-P試驗陽性。大腸埃希氏菌不生成乙酰甲基甲醇，故陰性。該實驗?zāi)c道菌必做。
3）甲基紅試驗：在上述產(chǎn)氣桿菌培養(yǎng)液中，由于2個分子的丙酮酸已變?yōu)?/span>1個分子的中性乙酰甲基甲醇（位于有氧無氧分解的交界點上），生成的酸量就相應(yīng)減少，故pH值相應(yīng)較高（pH5.4以上），用甲基紅做指示劑時，培養(yǎng)液呈現(xiàn)橘黃色，稱為甲基紅試驗陰性。而大腸埃希氏菌因分解丙酮酸時不產(chǎn)生乙酰甲基甲醇，產(chǎn)生的酸較多，故培養(yǎng)液的pH值下降到4.5或更低，因此甲基紅指示劑呈紅色反應(yīng)，即陽性。
（2）蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)分子量大，不能被菌體直接吸收作為營養(yǎng)基質(zhì)，有必要先通過細菌的胞外酶，如蛋白酶，把蛋白質(zhì)分解成為能透進細胞壁與細胞膜的多肽或氨基酸，才能運轉(zhuǎn)入菌細胞內(nèi)被利用。細菌分解蛋白質(zhì)的過程一般為：蛋白質(zhì)→蛋白䏡（音“示”）→蛋白胨→多肽→氨基酸。不同細菌分解蛋白質(zhì)的能力不同，可用明膠液化試驗或蛋白質(zhì)消化試驗來鑒別細菌的種類。氨基端進一步分解主要分三種方式進行：脫氨基作用、脫羧基作用、其他分解作用（生成吲哚、生成硫化氫、分解尿素）。
（3）枸櫞酸鹽利用試驗：產(chǎn)氣桿菌能利用枸櫞酸鹽作為碳源，因而在僅含枸櫞酸鹽而不含其他碳源的培養(yǎng)基上生長，分解枸櫞酸鹽生成碳酸鹽，使培養(yǎng)基由原來的中性變?yōu)閴A性，以溴麝香草酚藍為指示劑可顯示出培養(yǎng)基由綠色變?yōu)樯钏{色，即枸櫞酸鹽陽性。相反，大腸桿菌不能利用枸櫞酸鹽為唯一碳源，故不能在此培養(yǎng)基上生長，培養(yǎng)基顏色不變，為陰性反應(yīng)。

3.3.2 合成代謝及其產(chǎn)物
（1）毒素與侵襲性酶：
細菌產(chǎn)生的內(nèi)毒素和外毒素均有強烈毒性，尤以外毒素為甚。
內(nèi)毒素為革蘭氏陰性菌的細胞壁成分，即脂多糖，其毒性存在于脂類A部分，當(dāng)菌體死亡崩解后才游離出來。其性質(zhì)穩(wěn)定，加熱至160℃2~4h或用強酸、強堿或強氧化劑加溫煮沸30min才滅活。
外毒素是蛋白質(zhì)，在細菌生活過程中即可釋放出菌體。產(chǎn)生外毒素的細菌大多是革蘭氏陽性菌，但也有少數(shù)革蘭氏陰性菌。其性質(zhì)不穩(wěn)定，易被熱（50~60℃20~120min）破壞。
某些細菌還能產(chǎn)生具有侵襲性的酶，能損傷機體組織，如產(chǎn)氣莢膜梭菌的卵磷脂酶、鏈球菌的透明質(zhì)酸酶等。
（2）熱原質(zhì)：許多革蘭氏陰性桿菌能產(chǎn)生一種多糖，將它注入人體或動物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)，故稱熱原質(zhì)。121℃20min也不能破壞。用吸附劑和特制石棉濾板可除去輸液中的大部分熱源質(zhì)，玻璃器皿上的熱原質(zhì)則需在250℃高溫下干烤才能破壞。如變形桿菌、銅綠假單胞菌（舊稱綠膿桿菌）。
（3）色素：有些細菌在一定條件下（氧氣充足、溫度適宜或暴露陽光）能產(chǎn)生各種顏色的色素。產(chǎn)生的色素有的能溶于水而擴散至周圍環(huán)境中，另一些色素為脂溶性不溶于水僅使菌落本身有色。
（4）抗生素：主要是由某些微生物在代謝過程中產(chǎn)生的一種抗生物質(zhì)，能抑制或殺死某些生物細胞（主要是微生物和腫瘤細胞）。抗生素主要由放線菌和真菌產(chǎn)生，由細菌產(chǎn)生的較少，只有多黏芽孢桿菌產(chǎn)生的一組多肽類抗生素（多黏菌素）和由第一芽孢桿菌產(chǎn)生的多肽類抗生素（桿菌肽）等少數(shù)幾種。
（5）細胞素：某系細菌種株間產(chǎn)生的一類具有抗菌作用的蛋白質(zhì)。與抗生素不同，其抗菌范圍狹窄，僅對產(chǎn)生與細胞素的菌株有近緣關(guān)系的細菌才有抑殺作用。由于其具有特異性，已用于細菌種內(nèi)的分型。
（6）維生素：維生素是細菌必須的生長因子，有些細菌能自己合成，除供菌體本身所需外，也能分泌至菌體外。人體腸道內(nèi)的大腸埃希氏菌能合成維生素B₆、B₁₂、K₂等，可供人體所需。