微生物生理学
微生物生理复习题及答案
微⽣物⽣理复习题及答案第⼀章绪论1、什么是微⽣物⽣理学？研究热点是什么？微⽣物⽣理学是从⽣理⽣化的⾓度研究微⽣物的形态与发⽣、结构与功能、代谢与调节、⽣长于繁殖等的机理，以及这些过程与微⽣物⽣长发育以及环境之间的关系的学科。
研究热点：环境修复；微⽣物发电、⽣物燃料；资源开发利⽤。
2、简要说明微⽣物⽣理学与其他学科的关系。
微⽣物⽣理学既是⼀门基础学科⼜是⼀门应⽤学科。
它的发展与其他学科有着密切的联系，既依赖于微⽣物学、⽣物化学、细胞⽣物学、遗传学基础学科的理论和技术，还需要数学、物理学、化学、化学⼯程、电⼦信息学和设备制造⼯程等的理论和技术。
3、简述微⽣物⽣理学中常⽤的技术与⽅法。
（1）电⼦显微技术，⼀种公认的研究⽣物⼤分⼦、超分⼦复合体及亚细胞结构的有⼒⼿段，也是研究微⽣物不可缺少的⼿段。
(2)DNA分⼦铺展技术，可⽤来检查细菌、噬菌体的染⾊体结构，还可进⾏动态跟踪。
（3）超速离⼼技术（4）光谱分析技术，包括可见光光度法（定量分析），紫外分光光度法，荧光分光光度法，红外分光光度法。
(5）层析技术，⼀种基于被分离物质的物理、化学及⽣物学特性的不同，使它们再某种基质中移动速度不同⽽进⾏分离和分析的⽅法。
纸层析，薄层层析，柱层析。
（6）电泳技术，⽤于对样品进⾏分离鉴定或提纯的技术。
等电聚焦电泳，双向电泳，⽑细管电泳，变性梯度凝胶电泳。
（7）同位素⽰踪技术，利⽤放射性核素作为⽰踪剂对研究对象进⾏标记的威廉分析⽅法。
（8）基因芯⽚与⾼通量测序技术第⼆章微⽣物的细胞结构与功能1.细胞壁及细胞膜的⽣理作⽤是什么？(2)控制细胞⽣长扩⼤(3)参与胞内外信息的传递(4)防御功能(5)识别作⽤（ps1、维持细胞形状,控制细胞⽣长，保护原⽣质体。
细胞壁增加了细胞的机械强度,并承受着内部原⽣质体由于液泡吸⽔⽽产⽣的膨压,从⽽使细胞具有⼀定的形状,这不仅有保护原⽣质体的作⽤,⽽且维持了器官与植株的固有形态.另外,壁控制着细胞的⽣长,因为细胞要扩⼤和伸长的前提是要使细胞壁松弛和不可逆伸展.2.细胞壁参与了物质运输与信息传递细胞壁允许离⼦、多糖等⼩分⼦和低分⼦量的蛋⽩质通过,⽽将⼤分⼦或微⽣物等阻于其外。
微生物生理学
微生物生理学微生物，这个微小却又充满神秘力量的世界，一直以来都在我们身边默默地发挥着巨大的作用。
而微生物生理学，就是探索微生物生命活动规律和机制的科学领域。
想象一下，那些我们肉眼无法直接看到的微小生物，它们有着自己独特的生活方式和生理过程。
微生物生理学，就像是一把神奇的钥匙，帮助我们打开这个微观世界的大门，去了解它们是如何生存、繁衍和与周围环境相互作用的。
首先，让我们来谈谈微生物的营养需求。
微生物虽然小，但它们也需要“吃东西”来获取能量和构建自身的物质。
不同的微生物有着不同的“口味”。
有的喜欢利用简单的糖类，比如葡萄糖；有的则能够分解复杂的有机物，甚至可以利用无机物来合成自身所需的物质。
例如，自养型微生物能够通过光合作用或者化能合成作用，将无机物转化为有机物质，从而满足自身的生长和代谢需求。
而异养型微生物则需要从外界摄取现成的有机物作为营养来源。
微生物获取营养的方式也是多种多样的。
有的通过扩散作用吸收周围环境中的小分子物质；有的则通过主动运输，耗费能量将所需的物质“拉”进体内。
而且，微生物对于营养物质的吸收和利用还受到环境因素的影响。
比如，温度、pH 值、渗透压等条件的变化，都可能影响微生物对营养物质的吸收效率和利用方式。
接下来，我们来看看微生物的代谢过程。
代谢就像是微生物体内的一场繁忙的“工厂生产活动”。
微生物通过一系列复杂的化学反应，将摄入的营养物质转化为能量和各种生物分子。
其中，呼吸作用和发酵作用是微生物获取能量的重要方式。
呼吸作用类似于我们人类的呼吸过程，但微生物的呼吸方式更加多样。
有的进行有氧呼吸，充分利用氧气来产生大量的能量；有的在无氧条件下进行无氧呼吸，也能获取一定的能量维持生命活动。
发酵作用则是一种特殊的代谢方式，在无氧或缺氧的条件下，微生物通过分解有机物产生少量的能量和代谢产物。
微生物的代谢产物也是丰富多样的，有的是对人类有益的，比如抗生素、维生素等；有的则可能是有害的，比如毒素。
微生物的生理学和遗传学特性
微生物的生理学和遗传学特性微生物是指那些不能自己看到的生物体，包括细菌、真菌、病毒等，它们是地球上最古老的生物体之一，陪伴我们共同演化了几十亿年。
微生物隐藏在我们身体和周围环境中，很多时候都是隐藏在黑暗中的无形之力。
然而，微生物却是人类生存不可或缺的一部分，它们不仅有良好的效果，例如在地球生态系统中的原初生态环境中，维持了许多生物之间的生存平衡;同时对生态环境的污染控制有着行之有效的作用。
其中，微生物的生理学和遗传学特性尤其值得我们研究探索。
微生物的生理学特性1.能量来源微生物的能量来源主要是来自它所寄生的生物环境中的有机物，通过光合作用、化学反应来得到自身所需的能量来源，从而保证微生物生命的能量供应。
2.营养要素微生物对营养要素的需求比人类、动植物都要低一些，它们可以在比较恶劣的环境下依靠几乎不需要营养的生存能力生存。
但是，与大多数生命体一样，微生物对于碳、氮、磷、铁等元素也是非常关注的，在人类和动植物身上可以发现它们能吸附、分离、转化所需的营养来源。
3.生长条件微生物温度范围极其广阔，能包容非常悬殊的环境温度，而且在酸性、碱性、加盐等多种极端环境下，都有其不同能力的生存表现。
它们的适应能力超乎我们的想象，如果能够利用它们的适应能力，在生产、环保、生态建设等领域都将能够上一个新水平。
微生物的遗传学特性1.基因载体微生物基因组的大小是非常小的，但是集合在其身上的基因是极其珍贵的，并以不同的方式维持着微生物的生理学表现。
微生物基因含量少，但因为它们的基因组非常简单以及在不同环境下因为寄生物的不同而有所变化带来的重要启示值得细细品味。
2.基因转移微生物的基因转移现象是目前的生物学研究中的热点之一。
微生物基因可以通过转化、嗜酸乳杆菌介导基因转移等方式，在不同的染色体间进行转移。
这种现象常出现在超级细菌中，是人们在对细菌药物抵抗性研究过程中经常遇到的问题，而且越来越引起了人们注意。
总的来说，微生物的生理学和遗传学特性非常值得我们关注，它们的适应性和调节功能都非常珍贵。
微生物生理复习题及复习资料
第一章绪论1、什么是微生物生理学？研究热点是什么？微生物生理学是从生理生化的角度研究微生物的形态与发生、结构与功能、代谢与调节、生长于繁殖等的机理，以及这些过程与微生物生长发育以及环境之间的关系的学科。
研究热点：环境修复；微生物发电、生物燃料；资源开发利用。
2、简要说明微生物生理学与其他学科的关系。
微生物生理学既是一门基础学科又是一门应用学科。
它的发展与其他学科有着密切的联系，既依赖于微生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学基础学科的理论和技术，还需要数学、物理学、化学、化学工程、电子信息学和设备制造工程等的理论和技术。
3、简述微生物生理学中常用的技术与方法。
（1）电子显微技术，一种公认的研究生物大分子、超分子复合体及亚细胞结构的有力手段，也是研究微生物不可缺少的手段。
(2) 分子铺展技术，可用来检查细菌、噬菌体的染色体结构，还可进行动态跟踪。
（3）超速离心技术（4）光谱分析技术，包括可见光光度法（定量分析），紫外分光光度法，荧光分光光度法，红外分光光度法。
(5）层析技术，一种基于被分离物质的物理、化学及生物学特性的不同，使它们再某种基质中移动速度不同而进行分离和分析的方法。
纸层析，薄层层析，柱层析。
（6）电泳技术，用于对样品进行分离鉴定或提纯的技术。
等电聚焦电泳，双向电泳，毛细管电泳，变性梯度凝胶电泳。
（7）同位素示踪技术，利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的威廉分析方法。
（8）基因芯片与高通量测序技术第二章微生物的细胞结构与功能1.细胞壁及细胞膜的生理作用是什么？细胞壁的作用：(1)稳定细胞形态(2)控制细胞生长扩大(3)参与胞内外信息的传递(4)防御功能(5)识别作用（1、维持细胞形状,控制细胞生长，保护原生质体。
细胞壁增加了细胞的机械强度,并承受着内部原生质体由于液泡吸水而产生的膨压,从而使细胞具有一定的形状,这不仅有保护原生质体的作用,而且维持了器官与植株的固有形态.另外,壁控制着细胞的生长,因为细胞要扩大和伸长的前提是要使细胞壁松弛和不可逆伸展.2.细胞壁参与了物质运输与信息传递细胞壁允许离子、多糖等小分子和低分子量的蛋白质通过,而将大分子或微生物等阻于其外。
微生物的生理学功能与代谢机制
微生物的生理学功能与代谢机制微生物是一种在我们日常生活中无所不在的微小生物，它们存在于我们周围的土壤、水源、空气和人体等各种环境中。
虽然它们通常被视为致病的元凶，但实际上，微生物在地球上发挥着至关重要的作用，它们可以分解有机物质、促进土壤肥力、发酵食品以及合成药物等。
了解微生物的生理学功能和代谢机制可以帮助我们更好地利用它们的作用，并对我们的生活和健康产生积极的影响。
1. 微生物的生理学功能微生物具有多种不同的生理学功能，包括分解、协同和共生。
其中，分解是微生物最重要的功能之一，它们能够分解化学物质，使其成为直接或间接的生命体建筑材料。
微生物可以分解糖、脂肪和蛋白质等有机物质，并将其转换成能量、碳和氮等营养元素。
此外，微生物还能够利用电子受体转移链（ETC）来释放能量，并产生氧化还原反应的能量。
微生物在短时间内就可以完成这些工作，速度非常快。
协同是微生物的另一种生理学功能，微生物经常在生态系统中协同工作，例如共同分解有机物质，互相提供其他营养元素以及互相防止其他有害微生物的入侵。
这种协同作用对适应环境和生存至关重要。
共生是微生物的第三种生理学功能，其中包括与其他生物体的相互作用。
有些微生物在其他生物体中营养良好，例如肠道中的某些菌群。
这些微生物可以合成一些维生素和有机酸，使它们可以在肠道中重复生长。
2. 微生物的代谢机制微生物的代谢机制包括分解代谢、发酵代谢和呼吸代谢。
分解代谢是微生物将复杂的有机物质分解成较简单的物质。
它们通过酶水解营养物质，因此也被称为酶解代谢。
微生物不断地分解和合成不同的化学物质，以满足自己的生长、分裂和代谢需求。
发酵代谢是微生物在没有氧气的情况下产生能量的一种方式。
这种代谢方式可以将有机物质转化为小分子的有机酸、酒精和丙酮等，产生大量的能量。
发酵代谢常被应用于酿酒、食品发酵和生物燃料生产中，是微生物工业的一个重要方面。
呼吸代谢是微生物在有氧气的情况下产生能量的一种方式，它使微生物能够更有效地利用氧气。
微生物生理学复习资料
微⽣物⽣理学复习资料第⼀章微⽣物的细胞结构与功能真菌细胞的质膜中具有甾醇，原核⽣物的质膜中很少或没有甾醇。
载⾊体亦称⾊素体或叫光合膜：是光合细菌进⾏光合作⽤的场所羧酶体⼜称多⾓体是⾃养细菌特有的内膜结构，由3.5nm厚的蛋⽩质单层膜包围，是⾃养细菌固定CO2的场所类囊体（th ylakoid）是蓝细菌进⾏光合作⽤的场所内质⽹指细胞质中⼀个与细胞基质相隔离、但彼此相通的囊腔和细管系统，由脂质双分⼦层围成⾼尔基体是⼀种内膜结构，由许多⼩盘状的扁平双层膜和⼩泡组成，与细胞的分泌活动和溶酶体的形成等有关是合成、分泌糖蛋⽩和脂蛋⽩以及进⾏酶切加⼯的重要场所。
磁⼩体是趋磁细菌细胞中含有的⼤⼩均匀、数⽬不等的Fe3O4 / Fe3S4颗粒，外有⼀层磷脂、蛋⽩或糖蛋⽩膜包裹芽孢某些细菌在其⽣长发育后期，在细胞内形成⼀个圆形或椭圆形、厚壁、含⽔量极低、抗逆性极强的休眠体溶酶体是胞质中⼀类包着多种⽔解酶的⼩泡溶酶体的标志酶是酸性⽔解酶微体是⼀种单层膜包裹的、与溶酶体相似的⼩球形细胞器，但其所含的酶与溶酶体所含的不同⼀．什么是原核⽣物与真核⽣物？原核微⽣物是细胞内有明显核区，但没有核膜包围；核区内含有⼀条双链DNA 构成的细菌染⾊体；能量代谢和很多合成代谢均在质膜上进⾏；蛋⽩质合成“车间”--核糖体分布在细胞质中。
真核微⽣物是细胞核具有核膜、核仁，能进⾏有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的⼀类微⽣物。
⼆．⽐较原核⽣物和真核⽣物的异同点？相同点：不论是原核⽣物还是真核⽣物，它们的遗传物质的本质相同；在它们的细胞中同时具有DNA和RNA；⼀般都有产⽣能量与合成细胞物质的完整的酶系统；ATP是⽣物⽤来进⾏能量转换的物质之⼀；细胞的元素组成，糖代谢，核苷酸与氨基（除赖氨酸以外）⽣物合成途径基本相同；蛋⽩质和核酸⽣物合成的⽅式也基本相同⽐较项⽬原核⽣物真核⽣物细胞⼤⼩较⼩（通常直径⼩于2um）较⼤（通常直径⼤于2um）细胞壁主要成分多数为肽聚糖纤维素、⼏丁质等细胞器⽆有鞭⽑结构如有，则细⽽简单如有，则粗⽽复杂鞭⽑运动⽅式旋转马达式挥鞭式繁殖⽅式⽆性繁殖有性、⽆性等多种细胞核核膜⽆有组蛋⽩⽆有DNA含量⾼（约10％）低（约5％）核仁⽆有有丝分裂⽆有细胞质线粒体⽆有叶绿体⽆光合⾃养⽣物中有⾼尔基体⽆有核糖体70S 80S(指细胞质核糖体) 贮藏物PHB等间体部分有⽆三．何谓鞭⽑？原核与真核微⽣物鞭⽑结构有何特点？原核微⽣物鞭⽑：有些细菌细胞的表⾯，着⽣有⼀根或数根由细胞内伸出的细长、波曲、⽑发状的丝状体结构即为鞭⽑。
微生物生理学实验教案
微⽣物⽣理学实验教案实验⼀酸乳制品中乳酸菌的分离⼀、实验⽬的学会并掌握从酸乳中分离乳酸菌的技术进⼀步巩固⽆菌操作技术。
⼆、实验原理酸乳中乳酸菌的分离采⽤溴甲酚绿（BCG）⽜乳营养琼脂平板分离法。
溴甲酚绿指⽰剂在酸性环境中呈黄⾊，在碱性环境中呈蓝⾊。
在分离培养基（pH6.8）中加⼊溴甲酚绿指⽰剂后呈蓝绿⾊，乳酸菌在该培养基中⽣长并分解乳糖，产⽣乳酸，使菌落呈黄⾊，菌落周围的培养基也变为黄⾊。
乳酸可⽤纸上层析法鉴别。
三、实验器材1、材料：市售酸奶2、培养基：（1） BCG脱脂乳粉培养基：A(溶液)：脱脂奶粉100g，⽔500mL，加⼊1.6%溴甲酚绿（B.C.G）⼄醇溶液1mL，80℃灭菌20min。
B(溶液)：酵母膏10g，⽔500mL，琼脂20g，pH6.8，121℃灭菌20min以⽆菌操作趁热将A B溶液混合均匀后倒平板。
（2）10%脱脂乳粉培养基：脱脂乳粉10g，⽔100mL，121℃灭菌20min。
2、器材：涂布器、培养⽫、⽆菌⽣理盐⽔/⽆菌⽔四、操作步骤1、制备BCG⽜乳营养琼脂培养基。
①称取脱脂奶粉10g，溶于50mL⽔中，加⼊1.6%溴甲酚绿酒精溶液0.1mL，0.075MPa压⼒下灭菌20min。
②另取琼脂2g，溶于50mL⽔中，加酵母膏1g，溶解后调pH值⾄6.8，0.1MPa压⼒下灭菌20min。
③趁热将上述两液以⽆菌操作混合均匀，倒平板4个。
2、梯度稀释：将样品以10倍稀释法稀释⾄10-6，取其中10-5、10-6 2个稀释度的稀释液各0.1~0.2mL，分别置于上述各营养平板上，⽤⽆菌涂布器依次涂布2个⽫，置43℃培养48h，如出现圆形稍扁平的黄⾊菌落及其周围培养基亦为黄⾊者初步定为乳酸菌。
3、将典型菌落转⾄10%脱脂乳发酵管，43℃培养8~24h，若⽜乳管凝固，⽆⽓泡，呈酸性，镜检细胞杆状或链球状，⾰兰⽒染⾊呈阳性，则将其连续传代若⼲次，43℃培养，挑选出在3~4h能凝固的乳管，保存备⽤。
微生物生理学
一、氨基酸的分泌
表3-10 乳酸发酵短杆菌细胞内磷脂含量与谷氨酸分泌的关系
干燥菌体内磷脂含量/% 菌体外L-谷氨酸量 /mg.mL-1
2.0
15.4
2.2
12.1
3.1
1.9
3.6
1.2
▪ 谷氨酸发酵控制
生物素：作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键 酶乙酰CoA的辅酶，参与脂肪酸的生物合成，进而 影响磷酯的合成。
三、胞外酶的分泌
第四章 异养微生物的生物氧化 第五章 自养微生物的生物氧化 第六章 微生物的合成代谢
第七章 微生物代谢调节
一、微生物代谢过程中的自我调节
☆微生物代谢调节系统的特点：精确、可塑性强，细胞水 平的代谢调节能力超过高等生物。
成因：细胞体积小，所处环境多变。 举例：大肠杆菌细胞中存在2500种蛋白质，其中上千 种是催化正常新陈代谢的酶。每个细菌细胞的体积只 能容纳10万个蛋白质分子，所以每种酶平均分配不到 100个分子。如何解决合成与使用效率的经济关系？ 解决方式：组成酶（constitutive enzyme）经常以高 浓度存在，其它酶都是诱导酶（inducible enzyme）， 在底物或其类似物存在时才合成，诱导酶的总量占细 胞总蛋白含量的10%。
E、在生物素丰富时，培养中途如果添加青霉素、 头孢霉素C，可以使谷氨酸生成。青霉素的作用 机制与控制生物素、控制油酸或添加表面活性剂 以及控制甘油的机制都不同。
添加青霉素是抑制细菌细胞壁的后期合成，
对细胞壁糖肽生物合成系统起作用。这是因为青 霉素取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心结合， 使网状结构连接不起来，结果形成不完全的细胞 壁。没有细胞壁保护的细胞膜由于膜内外的渗透 压差，是细胞膜受到机械损伤，失去了作为渗透 障碍物的作用，从而使谷氨酸排出。另一种解释 是：青霉素虽不能抑制磷脂的合成，但能造成磷 脂向胞外分泌。表6-5
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目录第1章发酵过程与微生物 (3)1.1细胞——生物体的基本单位 (3)1.2微生物的类型 (3)1.3病毒(viruses) (4)1.4原核生物(prokaryotes) (5)1.5 真核生物(eukaryotes) (7)第2章微生物的营养与培养基的设计 (10)2.1细菌和真菌对营养的需求 (10)2.2藻类的营养需求 (17)2.3原生动物的营养需求 (19)2.4培养基设计基础 (19)第3章 微生物生长动力学 (25)3.1 营养物质的吸收和输送(nutrient uptake and transportation ) (25)3.2微生物生长动力学（microbial growth dynamics） (32)3.3工业发酵的动力学类型 (43)第4章 环境因子对微生物活性的影响 (44)4.1微生物对环境作出响应的机理 (44)4.2 溶解氧对微生物活性的影响 (45)4.3氧化还原电位 (50)4.4对CO2的响应 (50)4.5水活度对微生物活性的影响 (51)4.6pH对微生物活性的影响 (52)4.7温度对微生物活性的影响 (58)4.8总体控制策略 (63)第5章 混合菌种和混合基质系统 (64)5.1混合培养物系统 (64)5.2微生物对混合基质的利用 (66)第6章 微生物代谢产物的过量生成 (70)6.1营养限制的影响 (71)6.2pH值及氧化磷酸化解耦联剂的影响 (73)6.3温度的影响 (76)6.4结论 (76)第7章微生物代谢及其产物合成的调节 (77)7.1微生物酶的自动调节 (77)7.2 微生物膜对代谢的自动调节 (80)缩写与名称对照表 (83)第1章发酵过程与微生物微生物是工业发酵的灵魂，没有微生物的生命活动就谈不上发酵。
微生物活细胞．．．是个远离平衡状态的开放体系．．．．。
在发酵法工业生产中可以．．．．，又是个转换和支配有限的能量和物质资源的经济实体把微生物细胞看作为生物机器．．．．．．．．，它们进行能量代谢和物质代谢。
同样又可以把它们看作是信息处理器．，它们复制和传递自己的生物信息．．．．．．．．．．．．．．．，并在对这些信息．．．．．．．．．，接收细胞内外的物理．．．．．．．．．、化学甚至生物信息流进行综合处理的基础上．．．．．．．．．．．，发出代谢调控的指令．．．．．．．．．．．．．动．。
．．．．．．．．．，控制微生物细胞自身的生命活微生物细胞的生存方式与动物、植物等高等生物细胞不同，微生物细胞能独立存在，自主生活．．．．．．．．．．．．．．．。
因此每个．．．．提供生物能。
在生物能的支撑下，活细胞才能．．微生物细胞都具有能量转换机构，为其自身维持其高度有序的状态。
发酵工业生产上普遍使用的化能异养型微生物．．．．把化学能转化为可被其自身直接利用．．．．．．．．靠生物氧化的生物能。
微生物细胞的生物氧化在化学本质上是氧化还原反应．．．．．．．．．．．．．．。
．．．．．．．．．．．．．．．．．，即电子从还原剂向氧化剂的流动但微生物细胞的生物氧化必须借助于辅酶或辅基．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．, 并且其生物氧化过程和跨膜的主动输送过程伴随着电子（或质子）的流动，形成微生物细胞代谢中的电子流和质子回路．．．．．．．．。
在微生物活细胞中，参与生物氧化反应的脱氢酶的辅酶．．．．．．在有关的细胞空间内数量有限，必须被再生和回用．．．．．．．．。
还原型辅酶把已获得的电子释放给电子受体，从而得到再生。
根据最终电子受体的类型，可把生物氧化分成有氧呼．．．吸．、无氧呼吸．．三种类型。
工业发酵在有氧或无氧条件下进行生物氧化。
生物氧化为微生物提．．．．和发酵供直接支持生命活动的生物能，是微生物生命活动的基础。
有了活细胞才谈得上物质代谢和发酵产物的生产。
1.1细胞——生物体的基本单位生物工程（技术）是以整个细胞或细胞的提取物的催化活性为基础的，这一节将介绍细胞催化剂的概况。
所有的细胞都有一定的共性：它们有一个半渗透屏障（细胞质膜），它们的遗传信息一般包含在双链DNA的密码中，它们还包含与DNA的遗传信息的转录和翻译有关的RNA。
遗传信息转录和翻译的结果是每一种类型的细胞具有特定性质的蛋白质。
病毒虽然不是细胞，但仍将在本节1.3加以讨论。
所有的细胞虽有共性，但它们在自然界中存在的形态及其它一些特性是多种多样的。
1.2微生物的类型微生物单个细胞的直径很少有超过1mm的，大多数细胞直径仅在1μ左右。
单细胞有机体（原生生物）常被认为是微生物，虽然人们通常使用这种说法，但它不是分类学上的名称。
微生物不仅包括最小的生物——病毒（它只能在电子显微镜下才能观察到），也包括那些用肉眼和普通光学显微镜可观察到的生物。
原生生物包括单细胞的细菌、原生动物、藻类、真菌和一些多细胞的藻类（如海藻）以及大而惹人注目的真菌（如蘑菇）。
尽管微生物体积小，且有的外表也相似；然而在细胞水平上原生生物包含有根本不同的种类。
从原生生物的核的形态研究及细胞内细胞器的复杂性来看，原生生物可分为两大类，即原核生物和真核生物。
细菌（包括蓝细菌和蓝绿藻类），它们的细胞具有较简单的内部构造，被划归原核生物。
原生动物、藻类和真菌（它们的细胞具有较复杂的内部构造）与多细胞的高度分化的动、植物一起被划归真核生物。
这些细胞的一些主要不同点概括于表1-1。
表1-1：原核生物与真核生物的区别特征原核生物真核生物1．基因组：DNA分子数1a（一般为1个）>1细胞器中的DNA 无有染色体形式的DNA 无有核膜无有核的有丝分裂与减数分裂无有不完全二倍体的形成有无2．细胞器：线粒体无有内质网无有高尔基体无有绿色小体（Chlorosomes）叶绿体光合体（Photosyntheticapparatus）鞭毛单一的蛋白、简单的结构带有微管的复杂结构3．孢子内生孢子b内生孢子和外生孢子抗热性高低备注：a. 细菌中除了基因组外，还可能含有额外的小的DNA分子（质粒）。
b. 只有几种原核生物的细胞通过出芽或厚垣孢子的方式产孢子，这些孢子对热的抵抗力较低。
病毒与以上的微生物不同，它们既没有细胞质，也没有细胞质膜，是专性的寄生物。
病毒在其自身核酸的指导下，利用寄主的生物合成系统在特定的寄主细胞内实现自我复制。
具有感染性的病毒粒子（virion）的基因组可能是DNA也可能是RNA（不会两种都是）；核酸可以是单链的或是双链的结构。
基因组被包围在由同一种亚单位（衣壳粒）组成的蛋白质外壳（衣壳）内。
某些病毒的衣壳，被由寄主细胞膜衍生的脂蛋白组成的外层包膜所包裹。
无衣壳和无包膜病毒（类病毒）也是存在的，一些大的病毒粒子含有数百种蛋白质，其中许多是与病毒的合成有关的，而小的病毒粒子所含蛋白质的种类很少，并且这些病毒的核酸仅为两、三种蛋白质编码。
这种小病毒粒子的直径约在20nm左右，而最大的病毒粒子的直径约在300nm左右。
许多病毒粒子是呈几何对称的立体结构，另一些呈细丝状或螺旋线状。
感染细菌的病毒（细菌噬菌体或噬菌体）还有一些更复杂的形态学上的特征。
例如部分病毒粒子的某些立体结构与识别寄主表面有关，部分病毒粒子的某些立体结构又与把DNA注入寄主细胞有关。
1.3病毒(viruses)主要依据形态学性质对病毒进行分类。
所依据的性质常常包括：核酸的类型、衣壳中蛋白质亚单位（衣壳粒）的数目、病毒粒子呈几何对称的类型或衣壳粒的排列形式、衣壳周围是否有包膜、所感染的寄主细胞及致病特性等。
除了病毒在组织培养物中生长可以生产疫苗（参阅本节1.5.4.1）外，人和动物的病毒病原体对于生物工程几乎没有什么重要性。
然而用病毒对有害昆虫的生物学控制却具有诱人的前景，因为这种生物学控制既有高度的专一性又无污染。
一般而言，这类病毒必须在完整的昆虫体内生长，（病毒的）生产量因此而受到限制。
若是开发一些昆虫组织培养方法，使（培养）过程放大，就可能扩大用病毒病原体控制虫害的范围。
几乎在每一个检测过的细菌的种中都曾检测到噬菌体，而且一个种的细菌可能会受到数个类型的细菌噬菌体的侵袭。
例如大肠杆菌最普遍地受到含有双链DNA噬菌体的侵袭，含有单链DNA或单链RNA的噬菌体也会袭侵大肠杆菌。
在电镜下观察研究某些噬菌体，发现有些噬菌体呈蝌蚪状，即有一个包围核酸的多面体的“头部”及螺旋形蛋白的“尾部”，另一些噬菌体只有一个多面体的头部而无尾部，还有一类含单链DNA的噬菌体则是丝状的。
噬菌体的尾部可专一地附着到细菌细胞的受体部位上。
受体可以在细胞壁脂蛋白的外层上，也可在细胞壁的脂多糖层上，或者在（细菌细胞的）鞭毛和纤毛上，某些噬菌体的尾部有一个带有许多细丝（尾丝）的基片，尾丝能认出寄主细胞上的受体部位。
大肠杆菌的T－偶数系列噬菌体的尾部具有收缩性，吸附发生后，尾部的芯部穿透细胞膜，尾部的外层蛋白收缩，使DNA注入细胞内，而把头部及尾部留在细胞外。
其它噬菌体的核酸的侵入机理还不清楚。
在裂解循环中，噬菌体的核酸可直接被转录成为子代噬菌体编码的mRNA，后者再借助于寄主细胞的核糖体合成子代噬菌体。
寄主的DNA可被由噬菌体编码的脱氧核糖核酸酶水解或保持完整以供病毒蛋白质合成之需，这取决于噬菌体。
衣壳粒亚单位的合成始于病毒核酸合成完成之后。
核酸紧缩入由亚单位（衣壳粒）包围组合成的多面体中，在带有尾部的噬菌体中，尾部成分被合成并装配，形成尾部，再与头部相结合形成有感染能力的病毒粒子。
由病毒编码的溶菌酶随后产生，后者破坏寄主细胞壁，进而导致成熟的噬菌体的释放（每个细菌细胞释放10至100多个）。
为测定病毒颗粒的数量，可将适当稀释的噬菌体和敏感的寄主细胞的稀释液涂布在固体培养基培养后，对空斑进行计数，可根据计数结果推算病毒颗粒的数量。
一般说来，每一个噬菌体可引起一个溶菌中心，细菌生长的菌苔上出现的空斑是可以观察到的。
在噬菌体的复制阶段，某些细菌DNA 可能被包裹进噬菌体的头部，这些噬菌体（称作转导噬菌体）不能复制，但有感染能力。
因而，转导噬菌体可将DNA从一个寄主细胞转移到另一个寄主细胞，并可用于工业微生物育种。
噬菌体和寄主细胞之间还可能发生另一种联系，这就是溶原现象所描述的。
病毒的DNA被结合到细菌的基因组上并可随寄主基因组DNA进行稳定的复制。
病毒DNA为一种阻遏蛋白编码，这种阻遏蛋白能阻止与病毒复制有关的基因的表达的。
然而，结合的病毒DNA也会以低的频度从寄主细胞基因组上脱下来，从而激活裂解循环。
因此，噬菌体对生物工程有两方面的重要性。
噬菌体对生产（奶酪种母培养及其它细菌发酵）中的细菌的溶菌作用会引起严重的经济损失，而在遗传研究中，噬菌体又是极其有用的，可用转导或重组的方法构建新菌株和确定基因在基因图谱上的位置。
在重组中，噬菌体常被用作载体而将外源DNA导入细胞。