Предмет и задачи микробиологии изучением микроскопических грибов, бактерий и вирусов.

Предмет и задачи микробиологии
Микробиология (micros – малый, bios – жизнь, logos - учение) занимается
изучением микроскопических грибов, бактерий и вирусов.
Микроорганизмы были открыты в конце XVII века А.Левенгуком (16721723), но микробиология как самостоятельная наука сформировалась только во
второй половине XIX века, после гениальных открытий великого французского
ученого Луи Пастера. За сравнительно короткий период она достигла выдающихся успехов. По разработке теоретических проблем и результатам практической деятельности микробиология уже к концу XIX века опередила многие разделы биологии.
Именно в рамках науки микробиологии была сформулирована теория биохимического единства жизни (Л.Клюйвер, 1888-1956; К. ван Нильс, 1897-1970),
которое основано на единстве трех групп процессов: механизмах передачи генетической информации, энергетических и конструктивных процессах.
Оказалось, что без знания особенностей микроорганизмов нельзя понять
всего многообразия жизни на Земле, условий ее появления и эволюции.
Микробиология изучает закономерности развития разнообразных микроорганизмов и те изменения, которые они вызывают в среде обитания, в окружающей природе. Микробиология разрабатывает методы использования микробов
для нужд человека и пути обезвреживания тех из них, которые могут представлять опасность для его жизни и здоровья, причинять вред в различных отраслях
народного хозяйства.
Микроорганизмы широко распространены в природе. Они находятся в воздухе, почве, воде, пище, на окружающих нас предметах, на поверхности и
внутри нашего тела и других организмов животного и растительного мира. Их
обнаруживают в жарких песках пустынь и в холодной Антарктиде, на дне морей и океанов, в глубине шахт. Такое широкое распространение микробов
(5·1030 - 5 миллионов триллионов триллионов) свидетельствует об их значительной роли в природе и жизни человека. Без преувеличения можно сказать,
что не будь микробов, жизнь на Земле была бы не возможна, либо существовала в какой-то иной форме. Микроорганизмы обусловливают кругооборот веществ в природе, осуществляют расщепление, распад органических соединений, их минерализацию, синтез белка, улавливание атмосферных азота и
углекислого газа, превращение их в органические соединения.
Значение минерализации очень важно для поддержания жизни на Земле.
Атмосферный воздух содержит чуть больше 0,03 % СО2. Фотосинтетическая
деятельность растений так велика, что запас углекислого газа в атмосфере был
бы исчерпан за 20 лет, и зеленым растениям пришлось прекратить фиксацию
СО2, если бы низшие животные и микроорганизмы не обеспечивали возврата
этого газа в атмосферу в результате непрерывной минерализации органического материала
С другой стороны, микроорганизмы способны сами улавливать азот и углекислый газ, превращая их в органические соединения, осуществляя синтез белка.
С жизнедеятельностью микробов связаны богатейшие отложения горючих
ископаемых, каменного угля, газов и нефти, различных сапропелей, серных
руд, железных и марганцевых отложений в водоемах и на дне мирового океана.
Биологически активные вещества микробного происхождения с каждым годом приобретают все большее значение, а число промышленно-полезных микроорганизмов возросло до многих десятков. Теперь трудно представить себе
жизнь человека без хлеба, молочнокислых продуктов и сыра, без солений и
многих сортов маринадов, но еще труднее вообразить себе существование людей , лишенных при необходимости химиотерапевтических средств, таких как
антибиотики, витамины (В12, В6) и др.
Однако этим не ограничиваются сферы практического использования микроорганизмов в настоящее время. Начиная с 60-х годов прошлого века, осуществляется микробный синтез многих аминокислот, нашедших широкое применение в различных отраслях народного хозяйства и в медицине. Одна лишь
Япония произвела в 1971 г. 200 тысяч тонн глутамата натрия, 10 тысяч тонн лизина1, разные количества других аминокислот.
А пути реализации аминокислот многообразны. Так, аминокислотная обработка разных сортов мяса заметно улучшает его качества (аромат, вкус,
нежность); L-диоксифенилаланин (L-ДОФА) с определенным успехом используется при лечении болезни Паркинсона и психических заболеваний; на основе
полимеризации аминокислот разработано новое волокно, напоминающее по
свойствам натуральный шелк; некоторые аминокислоты используются для создания фунгицидов, повышающих устойчивость злаковых и других растений к
грибковым заболеваниям и, кроме того, не загрязняющих окружающую среду
ускоряющих рост растений; на основе аминокислот создана аминокислотная
смола, использующаяся в качестве сырья для производства искусственной кожи, а также получено низкокислотное мыло, устраняющее трещины в коже,
косметическую интоксикацию и экзему у лиц, связанных с постоянным мытьем
посуды. Такое мыло хорошо разлагается микробами во внешней среде.
Все большее внимание привлекают к себе микробные ферменты – биологические катализаторы, без которых не обходится ни одна живая клетка любого
организма. Ряд из них нашел применение в медицине (гиалуронидаза, Lаспарагиназа, фибринолизин и т.д.), в косметике (протеазы), в пищевой промышленности (карбогидразы) и в других отраслях народного хозяйства. Применение ферментов революционизировало технологию переработки кож: обезоболочивание, удаление жира, мягчение. С помощью ферментов получают
высококачественные осветленные соки, можно улучшить качество хлеба. Особенно велика роль ферментов при создании моющих средств. Мировая потребность в энзимах для этих целей в 2001 г. составляла 30 тысяч тонн в год. Ферментная промышленность Дании и Голландии производила в 2001 г. 20 тысяч
тонн энзимов. Всего в мире вырабатывается для продажи свыше 120 наименований ферментов.
Лизин увеличивает пищевую ценность растительных белков. Если бы сейчас промышленность выпускала 21
тыс.т лизина, то кормовая ценность травы повысилась бы в 1,5 раза.
1
Микроорганизмы стали с успехом использовать для десульфатации нефти,
для получения из руд меди, урана, цинка, золота.
В связи стой огромной ролью, которую микробы играют в природе, велики и
многообразны задачи микробиологии. Они не могли и не могут быть решены
специалистами одного профиля, в пределах одной научной дисциплины, поэтому в соответствии с запросами и нуждами практики происходила и происходит дифференциация микробиологии на самостоятельные научные дисциплины. В настоящее время самостоятельное значение имеют общая,
промышленная, сельскохозяйственная, ветеринарная, медицинская, санитарная,
космическая микробиология, вирусология.
 Общая микробиология изучает морфологию, физиологию, биохимию и
другие признаки микроорганизмов, их роль в круговороте веществ в природе,
взаимодействие с факторами внешней среды, возможности регулирования последних в интересах человека.
 Промышленная микробиология (часть общей науки биотехнологии) –
исследует микроорганизмы и процессы, приводящие к образованию полезных
веществ или продуктов. В этой области знаний, объединяющей фундаментальную науку (получение новых генно-инженерных штаммов высокой производительности) и технологию (крупномасштабное выращивание микроорганизмов),
можно отдельно выделить производства антибиотиков для медицины и ветеринарии, ферментов, спиртов, органических и аминокислот, витаминов и гормонов – все эти производства основаны на применении микроорганизмов. Частью
промышленной микробиологии можно считать пищевую микробиологию с
производством молочнокислых, алкогольных, заквашенных продуктов и хлеба.
Кроме того, она разрабатывает методы защиты сырья, готовых продуктов и
различных материалов, применяемых в промышленности, от разрушающего
действия микроорганизмов.
 Сельскохозяйственная микробиология изучает роль и значение микробов в формировании структуры почвы, ее плодородия, в разложении и минерализации органических веществ в почве и питании растений. Проблема № 1 –
проблема азота: перевод атмосферного азота в нитраты. Она разрабатывает методы применения бактерий для удобрения почвы и консервации кормов, методы борьбы с фитопатогенными микроорганизмами. В последнее время активно
развивается отрасль с/х микробиологии – получение трансгенных растений.
 Ветеринарная микробиология изучает возбудителей заболеваний сельскохозяйственных и диких животных, разрабатывает методы специфической
профилактики и терапии инфекционных заболеваний. Ветеринарная микробиология связана с медицинской микробиологией, т. к. многие микроорганизмы,
патогенные для животных, вызывают заболевания и у человека (зоонозные инфекции).
 Санитарная микробиология изучает микрофлору воды, воздуха, почвы
и предметов окружающей человека среды, пищевых продуктов с целью гигиенической характеристики и оценки их как возможных источников и путей передачи инфекций, а также разрабатывает методы очистки указанных объектов
от вредных микроорганизмов.
Медицинская микробиология рассматривает свойства патогенных и
условно-патогенных микробов, их роль в развитии инфекционного процесса и
иммунного ответа макроорганизма и разрабатывает методы лабораторной диагностики и специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний.
 Космическая микробиология решает задачи поиска жизни на других
планетах, проблемы возможного загрязнения космоса земными микробами
(спорами), развития микроорганизмов на космических кораблях и привнесения
«космических пришельцев-микробов» на Землю.
Вирусология, отделившаяся от медицинской микробиологии, изучает неклеточные микробы – вирусы, их природу, химический состав, взаимоотношения с
клеткой хозяина, механизмы внутриклеточного паразитизма и др. Видное место, которое занимает вирусология в биологии и медицине, связано с тем, что
вирусы вызывают многие заболевания людей, животных, растений, а также поражают бактерии. Вместе с тем вирусы являются одной из основных моделей
для изучения проблем генетики и молекулярной биологии.
Широки перспективы микробиологии и взаимосвязь ее с различными отраслями современной науки и промышленности.
Без микробиологических знаний немыслимо рациональное производство
обширного ряда лечебно-профилактических средств: антибиотиков и вакцин,
иммунных сывороток, диагностических и лекарственных препаратов. В работе
инженера-биотехнолога микробиология необходима для обеспечения рентабельности производства, рационального хранения продуктов производства и
организации санитарно-гигиенических условий производства.
В то же время нужно четко представлять, что микробиология и микология
неразрывно связаны с другими отраслями знаний. Микроорганизмы – живые
системы, находящиеся во взаимодействии с внешней средой, поглощающие из
среды неорганические компоненты и строящие из них свою белково-липидную
оболочку, свои ферменты (соединения белковой структуры), нуклеиновые кислоты, запасающие питательные вещества в виде зерен крахмала и гликогена,
имеющие обмен веществ и тепловую регуляцию. Т. е. процессы, происходящие
в клетках, имеют химическую природу, строятся по законам термодинамики. И
для познавания необходимы знания как неорганической, так и органической
химии, биохимии, физической и коллоидной химии.
Микробиология также тесно взаимодействует с гигиеной, иммунологией,
фармакогнозией и другими дисциплинами.

Положение микроорганизмов в природе
До открытия микроорганизмов биология изучала два царства: животных
(Animalia) и растений (Plantae). Основой классификации живых существ служили отличия во внешнем виде и строении, видимые с первого взгляда.
Различия эти определялись принципиальной разницей в способе питания.
Животные питаются готовыми органическими веществами (Сгетеротрофно), которые внутри их тела, в пищеварительном тракте перевариваются и всасываются. Энергию они получают также из готовых органических
соединений.
Растения (С-автотрофы) устроены иначе: они синтезируют вещества, необходимые для построения тела прямо из неорганических соединений, используя
солнечный свет, как источник энергии. Фотосинтетические активные клетки и
ткани с поглощающими свет пигментами (хлорофиллами и каротиноидами)
ориентированы во внешнюю среду и образуют большие наружные поверхности.
Различаются растения и животные также строением клеточной стенки,
способностью к передвижению. Царства животных и растений довольно четко
разграничивались, ничего не известно было о микроорганизмах. Микроскопические грибы, бактерии, водоросли, слизевые, другие одноклеточные организмы трудно было отнести к какому-то одному царству, т. к. они соединяли в себе
признаки и животных, и растений.
И микроорганизмы, у которых отсутствует дифференцировка на органы и
ткани, по предложению немецкого биолога Э.Геккеля в 1866 г. выделили в отдельное царство Protista – протисты, первосущества (от греч. «protos» - самый
простой).
Дальнейшее изучение геккелевских «первосуществ» выявило неоднородность этой группы. Тогда же стало ясно, что понятие «микроорганизм» не имеет точного таксономического смысла, такого, как например, «позвоночные животные». К микроорганизмам относятся все организмы, обладающие
микроскопическими размерами, видимые только с помощью соответствующих
приборов.
Данные о различии в размерах клеток микроорганизмов, входящих в группу
Protista, начали накапливаться с конца XIX века. Это повлекло за собой деление
группы на высшие и низшие протисты. К высшим протистам стали относить
микроскопических животных (простейших), микроскопические водоросли
(кроме сине-зеленых) и микроскопические грибы (плесени, дрожжи), к низшим
– все бактерии и сине-зеленые водоросли (последние чаще называют теперь цианобактериями). Деление на высшие и низшие протисты происходило в соответствии с двумя выявленными типами клеточной организации – эукариотной и
прокариотной2.
Высшие протисты имеют эукариотное строение клеток, т. е. являются эукариотами, низшие – прокариотное. Разница между ними следующая: клетка –
2
Термины были предложены в 30-х гг. протозоологом Э.Шаттоном
это кусочек цитоплазмы, отграниченный двойной фосфолипидной мембраной.
Такие мембраны получили название элементарных. Обязательными химическими компонентами каждой клетки являются два вида нуклеиновых кислот
(ДНК и РНК), белки, липиды, углеводы. Цитоплазма и элементарная мембрана,
окружающая ее, - непременные и обязательные структурные элементы клетки.
Это то, что лежит в основе строения всех без исключения клеток. Изучение
тонкой структуры выявило существенные различия в строении клеток прокариот (бактерий и цианобактерий) и эукариот (остальные макро- и микроорганизмы).
Прокариотная клетка отличается тем, что имеет одну внутреннюю полость, образуемую элементарной мембраной, называемой клеточной, или цитоплазматической (ЦПМ). У подавляющего числа прокариот ЦПМ – единственная мембрана, обнаруживаемая в клетке.
В эукариотных клетках в отличие от прокариотных есть вторичные полости. Ядерная мембрана, отграничивающая ДНК от остальной цитоплазмы,
формирует вторичную полость. Наружные мембраны хлоропластов и митохондрий, окружающие заключенные в них функционально специализированные
мембраны, играют аналогичную роль. Клеточные структуры, ограниченные
элементарными мембранами и выполняющие в клетке определенные функции,
получили название органелл. Ядро, митохондрии, хлоропласты – это клеточные
органеллы. В эукариотных клетках, помимо перечисленных выше, есть и другие органеллы.
В клетках прокариот органеллы, типичные для эукариот, отсутствуют.
Ядерная ДНК у них не отделена от цитоплазмы мембраной. В цитоплазме
находятся функционально специализированные структуры, но они не изолированы от цитоплазмы с помощью мембран и, следовательно, не образуют замкнутых полостей. Эти структуры могут быть сформированы и мембранами, но
последние не замкнуты и, как правило, обнаруживают тесную связь с ЦПМ, являясь результатом ее локального внутриклеточного разрастания. В клетках
прокариот есть также образования, окруженные особой мембраной, имеющей
иное по сравнению с элементарной строение и химический состав.
Таким образом, основное различие между двумя типами клеток – существование в эукариотной клетке вторичных полостей, сформированных с участием
элементарных мембран. Сопоставление некоторых черт клеточной организации
прокариотных и эукариотных организмов представлено в табл. 1.
Таблица 1.
Сопоставление некоторых черт прокариотной и эукариотной
клеточной организации
Признак
Прокариотная клетка
Организация гененуклеоид (ДНК не отделена
тического материала от цитоплазмы мембраной),
состоящий из одной хромосомы; митоз отсутствует
Эукариотная клетка
ядро (ДНК отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой),
содержащее больше одной
хромосомы; деление ядра путем митоза
Локализация ДНК
в нуклеоиде и плазмидах, не
ограниченных элементарной
мембраной
Цитоплазматические отсутствуют
органеллы
Рибосомы в цито70S-типа
плазме
Движение цитоотсутствует
плазмы
Клеточная стенка
в большинстве случаев со(там, где она имеет- держит пептидогликан
ся)
Жгутики
нить жгутика построена из
белковых субъединиц, образующих спираль
в ядре и некоторых органеллах
имеются
80S-типа
часто обнаруживается
пептидогликан отсутствует
каждый жгутик содержит
набор микротрубочек, собранных в группы: (2×9)+2
В связи с тем, что прокариотная и эукариотная организации клеток принципиально различны, было предложено только на основании этого признака выделить все прокариоты в особое царство. Р.Меррей (R.Murray) в 1968 г. предложил все клеточные организмы разделить на две группы по типу их клеточной
организации: царство Prokaryotae, куда вошли все организмы с прокариотным
строением клетки, и царство Eukaryotae, куда включены все высшие протисты,
растения и животные.
Р.Виттекер предложил схему, по которой все живые организмы, имеющие
клеточное строение, делятся на четыре царства. Отдельно выделено царство
вирусов (схема 1).
Царство Monera включает прокариотные организмы, находящиеся на самом
примитивном уровне клеточной организации.
Низшие прокариоты – микроскопические, в большинстве своем одноклеточные, недифференцированные формы жизни, сформировавшиеся в результате качественного скачка в процессе эволюции, приведшего к возникновению
эукариотных клеток. Многоклеточные эукариоты (высшие) разделены на три
царства: Plantaе, Fungi, Animalia. Они различаются по способу питания: фототрофный тип питания за счет процесса фотосинтеза характерен для растений
(Plantaе); грибы (Fungi) в основном характеризуются осмотрофным типом питания, т. е. питанием растворенными органическими веществами; животные
(Animalia) осуществляют голозойное питание, заключающееся в захватывании
и переваривании твердой пищи.
Особняком стоит царство вирусов – неклеточных частиц, не способных размножаться самостоятельно, их репродукция может происходить только внутри
живых клеток.
Схема 1
Прокариоты
(надцарство)
(царство)
1
Дробянки
(монеры)
(подцарства) Бактерии
(надцарство)
(царство)
(подцарства)
(царство)
(подцарства)
2
Грибы
низшие
3
Сине-зеленые водоросли
(цианобактерии)
Эукариоты
5
Вирусы
высшие
Растения
высшие
низшие
(водоросли,
лишайники)
4
Животные
одноклеточные многоклеточные
Общие свойства микроорганизмов
Общим для всех живых организмов является клеточное строение. Клетка –
наименьшая форма организованной живой материи, способная в подходящих
условиях к самостоятельному существованию делению (размножению).
Группы клеточных организмов.
1. Одноклеточные организмы (бактерии, риккетсии, микоплазмы). Значительные различия наблюдаются в строении, форме, в размерах клетки.
2. Многоклеточные организмы построены из множества клеток (могут
быть микроскопическими, состоят как правило из однотипных клеток).
Многоклеточные животные и растения построены более сложно, для них
характерна функциональная дифференциация клеток в процессе развития.
3. Многоядерные организмы. Они не состоят из отделенных друг от друга
клеточных субъединиц. Одна гигантская клетка. Цитоплазма едина, клетка растет, не претерпевая делений, и в одной клетке – множество ядер (грибы и водоросли).
Размеры микроорганизмов
и соотношение между поверхностью и объемом
 Первой особенностью микроорганизмов является малая величина особи.
С этой малой величиной существенно связаны особенности морфологии микробов, активность и пластичность их метаболизма и распространение их в природе.
Граница видимости невооруженным глазом равна 70-80 мкм, и все объекты,
лежащие за пределом этой границы, можно отнести к микроорганизмам.
Мир микроорганизмов – это преимущественно мир одноклеточных форм.
Диапазон размеров микроорганизмов велик (табл. 2). Величина самых крупных
представителей микромира, лежащих на границе видимости невооруженным
глазом, приблизительно 100 мкм (некоторые диатомовые водоросли, высшие
протисты). На порядок ниже размеры одноклеточных зеленых водорослей и
клеток дрожжей, еще ниже размеры, характерные для большинства бакткерий.
В среднем линейные размеры бактерий лежат в пределах 0,5-3 мкм, но есть
среди бактерий свои гиганты и карлики. Например, клетки нитчатой серобактерии Beggiatoa alba имеют диаметр до 50 мкм; Achromatium oxaliferum, считающийся одним из крупных бактериальных организмов, имеет длину 15-100 мкм
при поперечнике примерно 5-33 мкм, а длина клетки спирохеты может быть до
250 мкм.
Таблица 2
Размеры различных объектов
Объект
Линейный размер, мкм*
Одноклеточные эукариоты
Некоторые диатомовые водоросли и высшие протисты
100
Зеленая водоросль
2-10
Клетка дрожжей
6-10
Прокариотные организмы
Крупные
Achromatium oxaliferum
Beggiatoa alba
Spirochaeta plicatilis
Обычные
Baccilus subtilis
Escherichia coli
Staphylococcus aureus
Rickettsia prowazeki
Мелкие
Mycoplasma mycoides
Объект
Вирусы
Крупные
табачной мозаики
коровьей оспы
гриппа
5-33×15-100
2-10×1-50
0,2-0,7×80-250
0,7-0,8×2-3
0,3-1× 1-6
0,5-1,0
0,3-0,6×0,8-2
0,1×0,25
Линейный размер, мкм
0,02×0,3
0,26
0,1
фаг Т2
Мелкие
желтой лихорадки
вирус-сателлит
Толщина ЦПМ бактериальной
клетки
Рибосома
Молекула глобулярного белка
крупная
мелкая
0,06×0,2
0,022
0,018
0,01
0,018
0,013
0,004
* Для сферических или близких к ним форм дано одно линейное значение
Самые мелкие из известных прокариотных клеток – бактерии, принадлежащие к группе микоплазм. Описаны микоплазмы с диаметром клеток 0,1-0,15
мкм. мельчайшие микроплазменные клетки равны или даже меньше частиц
другой группы микроскопических организмов – вирусов.
Если бактериальные клетки обычно можно увидеть в световой микроскоп,
то вирусы, размеры большинства которых находятся в диапазоне 16-200ни, лежат за пределами его разрешающей способности. Впервые наблюдать вирусы и
выяснить их структуру удалось после изобретения электронного микроскопа.
По своим размерам вирусы занимают место между самыми мелкими бактериальными клетками и самыми крупными органическими молекулами. Размер частиц вируса-сателлита (18 нм) и величина крупной молекулы глобулярного
белка (13 нм) близки. Таким образом, если раньше между известными биологам
организмами и неживыми молекулами химиков существовала пропасть, то теперь этой попасти нет: она заполнена вирусами.
Краткое рассмотрение различных представителей микромира, занимающих
определенные «этажи» размеров, показывает, что, как правило, величина объектов определенно связана с их структурной сложностью. Нижний предел размеров свободноживущего одноклеточного организма определяется пространством, требуемым для упаковки внутри клетки аппарата, необходимого для
независимого существования.
Поскольку молекулы всех соединений имеют определенные физические
размеры, то, исходя из объема клетки с диаметром 0,15 мкм, микоплазмы легко
подсчитать, что в ней может содержаться порядка 1200 молекул белка и осуществляться около 100 ферментативных реакций. Минимальное число ферментов, нуклеиновых кислот и других макромолекулярных компонентов, необходимых для самовоспроизведения теоретической «минимальной клетки»,
составляет, по проведенной оценке, около 50. Это то, что необходимо для поддержания клеточной структуры и обеспечения клеточного метаболизма. Таким
образом, в группе микоплазм достигнут размер клеток, близкий к теоретическому пределу клеточного уровня организации жизни.
Ограничение верхнего предела размеров микроорганизмов определяется, по
современным представлениям, соотношениями между клеточной поверхностью
и объемом. При увеличении клеточных размеров поверхность возрастает в
квадрате, а объем – в кубе, поэтому соотношение между этими величинами
сдвигается в сторону последнего. У микроорганизмов по сравнению с макроорганизмами очень велико отношение поверхности к объему.
Рассмотрим такой пример. Если куб с длиной грани 1 см (V=1 cм3) разбить
на кубики с длиной граней 1мкм, то получили 10 12 кубиков объемом 1 мкм3
каждый. Суммарная поверхность этих кубиков в 10000 раз больше, чем поверхность исходного куба.
В 1893 г. Рубнером было установлено, что энергетический обмен животного
в покое пропорционален не массе, а поверхности его тела.
 Поэтому большая величина отношения к поверхности к объему приводит
ко второй особенности микроорганизмов – интенсивнейшему взаимодействию с внешней средой, с которым связан очень быстрый обмен веществ
между средой и клеткой многих микроорганизмов.
Иллюстрирует это положение таблица.
Таблица 3.
Интенсивность дыхания микроорганизмов и тканей
(QО2 мкл О2/1 мг сухого вещества в 1 ч.)
Биологический
QО2
Органический
Время генераТС
материал
материал
ции, мин
Azotobacter
28 2000
Bac. megaterium
22
Acetobacter
30 1800
Bac. subtilis
26
Pseudomonas
30 1200
E. coli
21
Пекарские дрожжи
28
110
Bac. cirulene
14
Почки и печень
37 10-20
Корни и листья
20 0,5-4
 Как видно из таблицы интенсивность метаболизма, измеренная по потреблению кислорода, действительно зависит от размеров клеток. Соответственно высока и скорость прироста микроорганизмов (время генерации  20
мин). Это третья особенность микроорганизмов.
Остра сейчас проблема белка, и с этой точки зрения интересны данные: в
организме быка весом 500 кг за 24 часа образуется около 5 кг белка; за это время 500 кг дрожжей могут синтезировать более 50 000 кг белка.
Поэтому в связи с дефицитом животного белка во многих странах налажено
производство микробного кормового и пищевого белка. Также производится
ряд микробных полисахаридов для медицинских целей, осуществляется внедрение микробиологических методов трансформации альдоз в кетозы (например,
глюкозы во фруктозу, которая в два раза слаще), что представляет интерес для
медиков при создании соответствующих продуктов диетического питания; разработаны методы получения из микроорганизмов нуклеиновых кислот и составляющих их нуклеотидов и т. д.
 Четвертой особенностью микроорганизмов является их лабильность как
живых существ. Эта особенность используется человеком для направленного
изменения продуцента в сторону образования необходимого вещества в нужном количестве.
 Пятая особенность микроорганизмов состоит в том, что микробная клетка
мала и не способна вместить в себя огромное число белковых молекул. Поэтому те ферменты, в которых нет необходимости в данных условиях, не сохраняются про запас , а синтезируются по мере необходимости – индуцированные
ферменты. У животных ферментный набор почти постоянен. На долю индуцированных ферментов приходится до 10% всего белка клетки, т. к. регуляторные клеточные механизмы у микроорганизмов играют гораздо большую роль,
чем у других живых существ.
Рациональным использованием микробов удается теперь производить тонкие изменения в структуре молекул, пока недоступные для современной химической технологии, и получать полезные препараты.
От обычных химических реактивов микробы отличаются высокой точностью и специфической деятельностью. Последнее обеспечивает им преимущество в получении таких сложных препаратов как гормоны и витамины.