水物質
水是自然界含量zui豐富的物質，也是細胞內含量zui豐富的物質。對于微生物的生長，水
是*的。
水作為微生物細胞原生質的主要組成部分，使得原生質處于溶膠狀態，以保證代謝活動
的正常進行。水在各種微生物細胞中的含量不盡相同，一般細菌為75％～85％，酵母菌為
70％～80％，霉菌可達90％左右。有些微生物在干燥條件下可形成休眠狀態。水的比熱容
高，并有較好的導熱性，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
外界溫度有波動時，可使細胞的溫度不至于急劇變化而相對穩定，因此能對微生物起保護
作用。
細胞的一切生命活動都離不開水，如營養物質的吸收、代謝活動、生長、繁殖等，水是
生理過程的必要溶劑，具溶劑與運輸介質的作用，營養物質需先溶于水，才能被吸收或分
泌，參加代謝反應。參與細胞的一系列化學反應，以及水能溶解許多物質，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離子間的靜電引力作用，故要分開這些
離子需相當大的能量，但在水中，水偶極子與正負離子間產生的靜電引力超過正負離子問的
靜電引力，能把正負離子拉開，形成很穩定的水化離子，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、核酸等大分子穩定的天然構象；水本身還直接參與一些重要的生化反應，通過水合作用
與脫水作用控制由多亞基組成的結構，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，當純水中溶有溶質，溶液的a。值降低；溶解的溶質
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濃度下生長，如嗜鹽(Halobocterium sp．)細
菌能生長在a。一0．75(相當于5．5mol／L NaCl)的溶液中，少數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物質，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
的結構中心。碳原子可彼此反應并形成穩定的共價結合的碳碳鍵化合物，可產生鏈式或環式
結構，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、磷等元素形成穩定的共價鍵。碳原子的四面體構型產生了大量的同分異構體。而碳
原子如此多樣而穩定的結合方式是導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育必需的主要營養，從分子態氮、無機態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和細胞其他結構的原料，對于少數細菌如
硝化細菌還可利用NH+、N0r能源，有些氨基酸經反應變為有機酸，可進入三羧酸循環
而作為碳源和能源被利用。
無機元素是微生物生長*的營養要素，其功能包括：組成細胞的成分或作為酶或
輔酶的組成部分，調節細胞滲透壓、pH和氧化一還原電位以及作為某些自養菌的能源。
生長因子一般包括三類物質，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。嘌呤和嘧啶是構成細胞核酸的組成成分，也是構成某些酶的輔酶或輔基
的組成成分。 ，
營養物質是生命活動的物質基礎，其進入細胞后經過一系列生化反應為細胞內大分子的
合成與分解等提供能量以及必需的物質基礎等，同時也形成了一些細胞本身不需要的代謝產
物。也就是說，這些營養物質被微生物吸收以后可參與微生物細胞的組成、構成酶的活性成
分和提供微生物各種生命活動所需要的能量等。
