水物質(zhì)
水是自然界含量zui豐富的物質(zhì)，也是細(xì)胞內(nèi)含量zui豐富的物質(zhì)。對于微生物的生長，水
是*的。
水作為微生物細(xì)胞原生質(zhì)的主要組成部分，使得原生質(zhì)處于溶膠狀態(tài)，以保證代謝活動
的正常進(jìn)行。水在各種微生物細(xì)胞中的含量不盡相同，一般細(xì)菌為75％～85％，酵母菌為
70％～80％，霉菌可達(dá)90％左右。有些微生物在干燥條件下可形成休眠狀態(tài)。水的比熱容
高，并有較好的導(dǎo)熱性，能有效地吸收代謝過程中所放出的熱量，可作為熱的緩沖劑，即當(dāng)
外界溫度有波動時，可使細(xì)胞的溫度不至于急劇變化而相對穩(wěn)定，因此能對微生物起保護(hù)
作用。
細(xì)胞的一切生命活動都離不開水，如營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、代謝活動、生長、繁殖等，水是
生理過程的必要溶劑，具溶劑與運輸介質(zhì)的作用，營養(yǎng)物質(zhì)需先溶于水，才能被吸收或分
泌，參加代謝反應(yīng)。參與細(xì)胞的一系列化學(xué)反應(yīng)，以及水能溶解許多物質(zhì)，主要是由于水的
偶極性。鹽和離子型化合物，由于分子中含有的正負(fù)離子間的靜電引力作用，故要分開這些
離子需相當(dāng)大的能量，但在水中，水偶極子與正負(fù)離子間產(chǎn)生的靜電引力超過正負(fù)離子問的
靜電引力，能把正負(fù)離子拉開，形成很穩(wěn)定的水化離子，即水在離子周圍形成水化層，使解
離作用朝離子化方向進(jìn)行。對于非離子的極性化合物如糖、醇、醛、酮等也易溶于水，這是
因為水偶極子與這類化合物的極性官能團(如羥基、羰基)形成氫鍵之故；水也能維持蛋白
質(zhì)、核酸等大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；水本身還直接參與一些重要的生化反應(yīng)，通過水合作用
與脫水作用控制由多亞基組成的結(jié)構(gòu)，如酶、微管、鞭毛及病毒顆粒的組裝與解離等。水對微生物的作用可用水的活度(water activity，a。)表示。水的活度(又稱水分活
性)是在相同溫度、壓力條件下，溶液中水的蒸氣壓(戶。)與純水蒸氣壓(po)之比，即
a。一Pw／po。常溫常壓下，po一1．00，當(dāng)純水中溶有溶質(zhì)，溶液的a。值降低；溶解的溶質(zhì)
愈多，溶液的a。值愈低。
每種微生物均有其zui適生長a。值，一般在aw0．60～o．99的條件下生長，低于0．90一
般不能生長，或遲緩期延長，比生長速率和總生長量減少。表1-2是一些微生物生長所需的
zui小a。值范圍。有些微生物可在高溶質(zhì)濃度下生長，如嗜鹽(Halobocterium sp．)細(xì)
菌能生長在a。一0．75(相當(dāng)于5．5mol／L NaCl)的溶液中，少數(shù)酵母和耐旱真菌能生長在
n。一0．6的濃糖液中。表1—3列出了幾種溶液的水活度值。為完成生長、繁殖等各項生命活動，微生物還需要一系列的其他營養(yǎng)物質(zhì)，包括碳、
氮、氧、氫、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵等元素，錳、銅、鋅、鉬、鈷、鎳、釩、硼、氯、
鈉、硅等微量元素，以及維生素、氨基酸等生長因子。碳是有機物的*元素，是生物分子
的結(jié)構(gòu)中心。碳原子可彼此反應(yīng)并形成穩(wěn)定的共價結(jié)合的碳碳鍵化合物，可產(chǎn)生鏈?zhǔn)交颦h(huán)式
結(jié)構(gòu)，其長度和大小幾乎是無限度的，并成為各種有機分子的骨架。碳可與許多如氫、氧、
氮、硫、磷等元素形成穩(wěn)定的共價鍵。碳原子的四面體構(gòu)型產(chǎn)生了大量的同分異構(gòu)體。而碳
原子如此多樣而穩(wěn)定的結(jié)合方式是導(dǎo)致生物分子種類繁多的原因之一。
氮素是生命有機體生長發(fā)育必需的主要營養(yǎng)，從分子態(tài)氮、無機態(tài)氮到有機氮化物等都
能作為不同微生物的氮源，主要是提供合成原生質(zhì)和細(xì)胞其他結(jié)構(gòu)的原料，對于少數(shù)細(xì)菌如
硝化細(xì)菌還可利用NH+、N0r能源，有些氨基酸經(jīng)反應(yīng)變?yōu)橛袡C酸，可進(jìn)入三羧酸循環(huán)
而作為碳源和能源被利用。
無機元素是微生物生長*的營養(yǎng)要素，其功能包括：組成細(xì)胞的成分或作為酶或
輔酶的組成部分，調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓、pH和氧化一還原電位以及作為某些自養(yǎng)菌的能源。
生長因子一般包括三類物質(zhì)，即維生素、氨基酸和嘌呤(或嘧啶)堿基。維生素作為酶
的輔酶和輔基的成分，是酶活性中心的重要組成部分。某些微生物需要氨基酸作為生長因子
是因為這些微生物不能自己合成某些氨基酸，因而必須在培養(yǎng)基中加入這些氨基酸才能滿足
其生長繁殖的需要。嘌呤和嘧啶是構(gòu)成細(xì)胞核酸的組成成分，也是構(gòu)成某些酶的輔酶或輔基
的組成成分。 ，
營養(yǎng)物質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，其進(jìn)入細(xì)胞后經(jīng)過一系列生化反應(yīng)為細(xì)胞內(nèi)大分子的
合成與分解等提供能量以及必需的物質(zhì)基礎(chǔ)等，同時也形成了一些細(xì)胞本身不需要的代謝產(chǎn)
物。也就是說，這些營養(yǎng)物質(zhì)被微生物吸收以后可參與微生物細(xì)胞的組成、構(gòu)成酶的活性成
分和提供微生物各種生命活動所需要的能量等。
