生物机器，顾名思义指的是能像机器一样生产产品的生物体。比如说牛吃草而生产牛奶（畜牧业的生物机器、动物生物机器），苹果树从土壤中吸收营养在阳光雨露下产出苹果（农林业的生物机器、植物生物机器），微生物在工业发酵的条件下产出工业发酵目的产物（工业的生物机器、微生物生物机器、细胞机器）。

动物体和植物体一般是多细胞生物体，情况比较复杂；而微生物的情况要简单得多。因此，首先把微生物细胞作为生物机器来研究。微生物一般是以单细胞或细胞串的形式存在，它们直接面向其存在的环境，是细胞形态的生物机器，可以把他们当作典型的生物机器来研究。本词条的解释依据来自对于工业生物机器（微生物生物机器、细胞机器）的研究。

（1）工业生物机器（微生物生物机器）与的微生物细胞关系

工业发酵目的产物真正的生产机器是微生物细胞。工业上作为菌种使用的微生物细胞，是用来生产对应的目的产物的生物机器，是有工业生产个性的微生物细胞。“生物机器”是工程学的概念；“微生物细胞”是生物学的概念。微生物生物机器是从天然的微生物细胞育成的，因此天然的微生物具有作为生物机器使用的潜力。

（3）微生物生物机器的“开机”状态（维持生存的状态）

生产菌种在天然条件下竞争能力一般较天然微生物物种低，但可以通过人依据细胞固有的经济性对生产中环境条件的控制来弥补这个缺陷，从而维持生计，实现生物机器的生产能力。

有机物料的输入—→遗传信息的激活—→代谢网络（代谢网络上的酶和蛋白质因子）的出现—→代谢物流的形成—→有机产物的输出

（2）微生物生物机器的驱动（代谢能对生命活动的支撑）

① 有序状态的维持

②细胞经济规律的规范

③ 生命活动的“底线”

“细胞机器”与“细胞工厂”

有人把微生物细胞比作“细胞工厂”，当然有他们的道理；在生物工业领域提出“细胞机器”主要为了：

① 强调微生物细胞作为生产装置使用

② 强调微生物细胞是用代谢能驱动的（是活物）

③ 比较容易为工科学生接受（物质和能量进出的控制）

采用“细胞机器”可能有如下弊病：

① 有机械论之嫌疑

② 影响经济实体和宏观调控理论的展开

在生物工业领域，系统生物学与合成生物学的发展，形成了细胞机器与细胞工厂的概念与技术开发，先用“细胞机器”的概念建立发酵生产模式，在研究细胞经济时，将“细胞机器”的概念上升为“细胞工厂”（细胞经济实体）。可以把自然环境（大环境）中的微生物叫做“细胞工厂”；把生产环境（小环境）中的微生物叫做“细胞机器”，以免出现概念混淆。

（5）微生物细胞机器的运行特征（即与普通意义上的机器的不同之处）

① 细胞机器有“在线制造（细胞增殖）”和“在线运行（目的产物生产）”两种运行状态，为细胞机器所建工作模式是“在线运行”阶段的工作模式。

② 细胞机器自带发动机（自备的能量转换机构将化学能或光能转化为用于直接驱动自身运行的代谢能）因此是原动机。

③ 细胞机器的运行是在其所处环境下细胞遵循生物学规律自主代谢的过程（以细胞经济为中心的生命活动）。

④ 细胞机器能够完成从有机原料到有机产品（目的产物）的全过程。

⑤ 细胞机器的组成材料和另部件处于不断自我更新之中。