三域系統(three-domain system)是 Carl Woese 於 1977 年所提出的生物分類，
分別是真細菌域(bacteria domain)、古細菌域(archaea domain)與真核生物域 (eukarya domain)，是以核醣體 16S ribosomal RNA、168 ribosomal RNA 序列的差 異其分類，新的分類的分類地位高於界。
一般所稱的細菌也就是真細菌，通常真細菌與古細菌沒有真正細胞核，只有 原核細胞結構，沒有細胞內膜，沒有細胞核膜，但是依舊有遺傳基因，通常 DNA 會伴隨些許核糖體與蛋白質以游離的方式存在於細胞質內。真細菌的細胞膜是具 有酯鍵結(ester bonding)的脂雙層(lipid bilayer)，古細菌則是具有醚鍵結(ether bonding)的脂雙層。真細菌、古細菌與真核生物的植物、真菌、藻類和原核生物
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2.1.2 大腸桿菌[5][6][7]
細菌細胞由細胞壁(cell wall)，細胞膜(cell membrane)，類核區(nucleoid)和細 胞質(cytoplasm)等所構成，在細胞質內有核糖體等構造，這些幾乎是所有細菌都 具有的結構，稱為細菌的基本結構。有些結構者是某些細菌才有，例如有些細胞 在細胞壁外有鞭毛（flagellum）、纖毛(fimbriae)、纖毛(pilus)、莢膜(capsule)或 黏液層(slime layer)。在細胞質內有內膜，氣泡等。又依外型區分為球菌(cocci)，
桿菌(bacilli)，弧菌(vibrio)，螺旋菌(spirilla)，及螺旋體等(spirochetes)等。
一位丹麥醫生 Hans Christian Gram 於 1884 年發明革蘭氏染色法(Gram staining)，利用細菌細胞壁上的主要成份不同，使用這種染色法，可將細菌分成 兩大類，即革蘭氏陽性菌(Gram-positive bacteria)與革蘭氏陰性菌(Gram-negative bacteria)。
大腸桿菌的學名為 Escherichia coli，通常簡寫爲 E. coli，其屬名埃希氏菌 (Escherichia)是由德國細菌學家 Theodor Escherich 所發現。主要寄生於人和動物 腸道中，約占腸道菌中的 1%。是一種兩端鈍圓、能運動、無芽孢的革蘭氏陰性 短桿菌。大腸桿菌經常作爲細菌的模式生物廣泛用於科學研究。
2.1.3 細胞壁
革蘭氏陰性菌細胞壁的結構，是由 2~7 nm 厚的肽聚醣(peptidoglycan)層、
7~8 nm 厚的外膜以及 1~46 nm 長的脂多醣(lipopolysaccharide or LPS)所組成。
肽聚糖的骨架主要是由 N-乙醯葡糖胺（GlcNAc）和 N-乙醯胞壁酸（MurNAc）
交替相連而形成的多糖鏈，這些鏈相互交聯形成肽聚糖。從每個 N-乙醯胞壁酸 引出一條寡肽鏈，與相鄰多糖鏈上的 N-乙醯胞壁酸相連，組成了堅固的網狀結 構[37]，肽聚醣層可以幫助細菌抵抗滲透造成的內壓。溶菌酶就是破壞 N-乙醯葡 糖胺與 N-乙醯胞壁酸間的鏈結，使肽聚醣骨架破壞，進而引起細胞裂解。
脂多醣是由脂質 A(lipid A)、核心多醣(core polysaccharide)和 O 側鏈(O side chain)所組成。是細胞壁最外層的物質，可以防止疏水性的分子入侵，保護細菌 膜受到攻擊，並維持細胞的完整性。乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid or EDTA)會使脂多醣解體，肽聚醣就會暴露出來，使得細菌容易受到溶菌酶水 解。
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2.1.4 生長曲線[8][9]
通常細菌使是用二分裂法(binary fission)進行繁殖(圖 2.1)，二分裂法為無性 生殖，單一細胞形成新的橫隔膜或壁(septum)，再分裂成兩個細胞。也就是說由
(2) 指數期(Exponential phase)
指數期又稱為對數期(log phase)，由於這一段時間細菌細胞數目的增加以幾何級
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圖 2.1 大腸桿菌細胞分裂示意圖 (圖片來源：維基百科)
圖 2.2 大腸桿菌生長曲線示意圖
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2.2.1 Luria-Bertani (LB)與青黴素的製備
LB 是 Giuseppe Bertani 所發明的，是微生物實驗最常用的培養基，用於培養 大腸桿菌等細菌，每 25g 的 LB Broth Miller 中含有 10g 的胰蛋白腖(tryptone)、5 g 的酵母菌萃取物(yeast extract)和 10g 的氯化鈉(sodium chloride)。液態 LB 配製的 過程為，量取 5g 的 LB Broth Miller 至容積為 250 mL 的血清瓶中，加入二次去