細胞生物學/細胞型別/細菌
細菌是原核生物，單細胞生物。細菌非常小；小到10億個細菌可以放在人牙齦上1平方釐米的空間裡，1克消化的食物中有100億個細菌。細菌是最簡單的生物體。以前它們屬於原生生物界，但現在它們屬於兩個不同的域：古細菌和真細菌。兩者之間存在一些差異。通常，21世紀的微生物學家將這些群體稱為“古菌”和“細菌”。三個域的共同發現者之一認為，術語“原核生物”應該從課堂中移除，因為它反映了一種已經被證偽的進化假說，因為古菌與真核生物的關係比與細菌的關係更密切（Pace 2006，自然 441 p. 289）。
認為細菌是“簡單”的觀點是錯誤的，因為它們沒有可以使用光學顯微鏡觀察到的內部細胞器。例如，細菌的核區是一個高度組織化的結構，即使它通常只包含一個或兩個環狀染色體，總共有數百萬個鹼基對的 DNA（Thanbichier 等人，2005，細胞生物化學雜誌 96:506-521；另見 http://www.microbelibrary.org/Laboratory%20Diagnostics/details.asp?id=782&Lang=English）。細菌在細胞膜外有複雜的細胞壁。一些細菌含有質粒，質粒通常是環狀 DNA，其複製與二分裂（細胞分裂）無關。自然界的質粒通常編碼對人類具有重要意義的性狀，例如對抗菌藥物具有臨床意義的抗性，或降解 TNT 或人造汙染物等“奇特”碳源的能力。來自大腸桿菌的質粒已經被“馴化”，並且長期用於基因工程，因為分離和修飾質粒 DNA 以及將其引入新細胞比修飾細菌染色體更容易（參見 dnai.org 上的“技術”；另見 http://www.microbelibrary.org/Laboratory%20Diagnostics/details.asp?id=707&Lang=English）。一些細菌的系統發育群體可以產生內孢子，內孢子代謝惰性，但能夠抵抗高溫、輻射和乾燥（見 http://www.microbelibrary.org/Laboratory%20Diagnostics/details.asp?id=2511&Lang=English）。
細菌的繁殖始終是無性繁殖，通常透過二分裂進行，曾經被認為是一個簡單的生長和分裂過程。然而，微生物學家現在知道，二分裂是一個複雜的過程，它需要數十種蛋白質協同作用，才能構建隔膜（“子細胞”之間的新細胞壁）並積極分離兩個子染色體。此外，細菌中還有其他形式的繁殖，它們都是“無性”的，因為它們不使用配子也不涉及基因交換（Angert 2005，自然評論微生物學 3:214-224）。細菌中的基因交換被稱為水平（或側向）基因轉移，因為細菌可以從非親本生物體獲得遺傳資訊（Amabile-Cuevas 2003，美國科學家 91:138-149）。（垂直遺傳傳遞是指 DNA 在世代之間的遺傳。）水平基因轉移可以隨時發生，與細胞分裂無關。主要有三種類型：結合，即質粒 DNA 的共享；轉導，即細菌病毒意外地將細菌 DNA 從一個細菌轉移到另一個細菌；以及轉化，即細菌結合環境中的 DNA，將其內化，並可以使用該 DNA 作為遺傳物質。
古菌是與真核細胞關係比與細菌關係更密切的微生物（http://tolweb.org/tree/home.pages/aboutoverview.html）。在光學顯微鏡下，它們在視覺上類似於細菌，因此直到進化生物學中使用分子方法的出現，它們才被認為屬於它們自己的域（一個高於界水平的系統發育分組）。古菌具有與細菌中類似的超微結構特徵，但通常由獨特的分子組成。例如，它們確實有細胞壁，但細胞壁從未含有肽聚糖。相反，肽聚糖是細菌的獨特分子特徵。古菌在其細胞膜中也有奇特的脂類。它們最初是在被認為類似於早期地球條件的極端環境中發現的，但現在微生物學家在檢測它們方面變得更加熟練，很明顯古菌並不侷限於極端棲息地，相反，它們可以在任何地方被發現。的確，一些古菌是“極端嗜極生物”，存在於極其鹹或熱的環境中，但也有嗜極細菌，甚至是一些非常不尋常的嗜極真核生物。最瞭解的古菌群體是
- 產甲烷菌使用二氧化碳和氫氣來製造甲烷。它們存在於汙水、牛和沼澤中，它們不吸收氧氣。
- 極端嗜鹽菌生活在極其鹹的地方（例如：死海和大鹽湖）。
- 嗜熱酸菌喜歡極其炎熱、酸性的區域（例如：溫泉和火山）。
（有時被稱為“真細菌”）
細菌的細胞壁中含有肽聚糖，它們沒有不尋常的磷脂。細菌有四種形狀
- 桿菌（桿狀）
- 弧菌（彎曲狀）
- 球菌（圓形）
- 螺旋菌（螺旋狀）。
細菌在名稱之前也可以有字首：鏈球菌，表示鏈狀的細菌，葡萄球菌，表示簇狀的細菌。19世紀的一位微生物學家發明了革蘭氏染色法，該方法至今仍用於將細菌區分成兩種型別，革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌（http://en.wikipedia.org/wiki/Hans_Christian_Gram）。這些型別對確定系統發育沒有用，但在臨床環境中非常有用，因為革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌對某些型別的抗生素表現出不同的敏感性。細菌域中可能存在數十個“界”，但細菌的系統發育仍在爭論中，因為微生物學家繼續使用分子方法研究細菌的進化。一些主要的細菌型別是
- 藍細菌是光合自養生物，它們從水中剝奪電子，並使用這些電子固定二氧化碳；它們是海洋生態系統中重要的有機碳來源。
- 螺旋體是革蘭氏陰性細菌，具有柔韌的細胞和內部鞭毛，呈一種不尋常的形式，更典型的革蘭氏陰性細胞壁。
- 變形菌門（大腸桿菌）
一些細菌產生毒力因子，可以導致疾病。這些毒力因子的例子包括由革蘭氏陽性菌釋放的腸毒素和由革蘭氏陰性菌死亡時釋放的內毒素。然而，還有許多其他例子，特定的病原體會產生一套獨特的毒力因子，導致該病原體引起的特定疾病。