细菌的物理性状具有多方面的特点,了解这些特点对于细菌的研究、检测和相关疾病的诊断等都具有重要意义。
首先是光学性质方面。细菌为半透明体,当光线照射在细菌上,部分光线被吸收,部分光线发生折射。所以细菌悬液呈混浊状态。菌数越多,浊度越大,利用这一特性,在临床上可以使用比浊法粗略估计细菌的数量。而且不同种类的细菌由于其结构和成分的差异,对光线的吸收和折射情况也有所不同,这在一定程度上有助于细菌的鉴别。
其次是表面积。细菌体积微小,但相对表面积大。例如,葡萄球菌直径约1μm,按此计算每1cm³体积的表面积可达60000cm²。这么大的表面积有利于细菌与外界进行物质交换,细菌可以迅速地从周围环境中摄取营养物质,同时排出代谢产物。这也使得细菌的代谢十分旺盛,繁殖速度较快。
再者是带电现象。细菌固体成分的50% - 80%是蛋白质,蛋白质由兼性离子氨基酸组成。在一般培养、染色、血清学试验等过程中,细菌所处环境的pH多高于细菌的等电点,所以细菌带负电荷。细菌的带电现象与细菌的染色反应、凝集反应、抑菌和杀菌作用等都有密切关系。比如在细菌染色时,带负电荷的细菌容易与带正电荷的碱性染料结合,从而被染上颜色,便于在显微镜下观察。
另外是半透性。细菌的细胞壁和细胞膜都具有半透性,允许水分子和小分子物质通过,而对大分子物质有阻挡作用。这保证了细菌能够选择性地吸收营养物质和排出代谢废物,维持细胞内环境的稳定。
最后是渗透压。细菌体内含有高浓度的营养物质和无机盐,一般革兰氏阳性菌的渗透压高达20 - 25个大气压,革兰氏阴性菌为5 - 6个大气压。细菌所处的环境通常是低渗的,但细菌具有坚韧的细胞壁,能够耐受一定的渗透压变化,防止细胞因过度吸水而破裂。不过,如果将细菌置于高渗环境中,细菌会失水,导致代谢活动受到抑制甚至死亡,这也是高盐、高糖保存食品的原理之一。