1 ．營養物質的主要功用
( 1 ）合成原生質的構成物：營養物質的分子可作為一個單位並入一種菌體成分中，或者經過分解後轉化為較簡單的分子，再合成為菌體成分。例如，氨基酸可以作為一個單位參加菌體蛋白質的合成．也可以經過脫氨作用產生氨，再合成為需要的氨基酸和蛋白質。
( 2 ）產生生命活動所需要的能量：構成原生質為物質在參予生命活動時都能產生能量，但有些稱為能量物質的如葡萄糖，在分解時能放出較多的能以供細胞生命活功之用。
( 3 ）調節新陳代謝：另外一些營養物質如維生素等，既不能供給能量，也不是構成原生質的物質，但在細菌的新陳代謝中起著重要的調節作用，例如促進氧化還原作用、氨基酸代謝作用等。
2 ．各種所需的營養物質的功用
(1）水—— 細菌原生質含水約75～85%。水在生化反應中極為重要。細菌所需營養物質須成水溶液狀態才能被細菌吸收。水解作用和許多生化反應也都需要有水才能進行。沒有足夠的能供細菌利用的水，細菌即難以生長繁殖。
表示一種物質含有能供細菌利用的水量的指標，稱為水活性值，簡稱Aw值。這是一個相對的數值。其含義為在相同溫度下，物質的水蒸汽壓和純水的蒸汽壓的比值。
( 2 ）鹽類：許多細菌需要有金屬鹽類才能生長好，但因其需要量很少，其他營養成分中也常帶有這些鹽類，所以常被忽視。若用鼇合劑除去培養基中的金屬離子，則可以研究某種金屬對哪些細菌的生長是必需的。一般來說，培養基中若含有鈉、鉀、鎂、鐵、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物等，即可滿足細菌對這類物質的要求。其他錳、鑽、鈣、銅等也有一些特殊的作用。鹽類一部分生成有機化合物，一部分構成無機物。其主要功用如下：
① 構成菌體的成分，
② 作為酶的組成部分或維持酶的活性：
③ 調節滲透壓：
④ 作為自養菌的能量來源。
鹽類對於細菌生長的影響較為複雜。濃度太高時，對細菌的生長有抑製（毒性）作用，而有些鹽類在較低濃度時卻能刺激細菌的生長。茲將各種較重要的鹽類及其功用簡述如下：
磷 細菌體中磷的含量較多。磷在細菌的代謝活動中占有重要地位一部分的磷構成核酸、磷脂。許多輔酶或輔基．如輔酶I 、輔酶II 、輔酶A、各種磷酸腺苷（ADP 、ATP 等）黃酶的輔基、輔羧化酶、磷酸維生素乙等都合有磷酸。磷酸化作用是代謝主要步驟之一。高能磷酸鍵有貯存和運送能量的作用。磷酸鹽是主要緩衝劑之一。
巨大芽孢杆菌的芽孢在沒有磷的情況下，隻能發芽而不能發育。加入磷酸鹽可捉進芽孢進一步的發育。雖然芽孢中含有2.5%的磷，但這些磷可能在出芽時已被用盡，或不能供芽孢發育之用。有錳離子存在時，磷酸鹽被利用更快。
硫 硫氫基（-SH ）是許多海類的必要基。輔酶A、穀胱苷肽等輔酶都含有硫氫基。硫氫基被氧化或同重金屬結合時，酶的活性消失。加入含硫氫基的化合物如二巰基丙醇，半胱氨酸等則活性恢複。硫是某些自養菌的能源。
鐵 鐵是過氧化氫酶、過氧化物酶，細胞胞色素、細胞色素氧化酶的組成部分。缺鐵時，這些酶的合成就要受到影響。大腸杆菌缺鐵時即會缺少甲酸解氫酶，不能分解甲酸為H2和CO2 ，所以分解葡萄糖時，產酸不產氣。靈杆菌在鐵的濃度為0.1-2.0 ppm 時，才能生成紅色靈杆菌素。厭氧菌（破傷風杆菌、梭狀芽泡杆菌）的生長也需要鐵，最適濃度為0.5 -0.6ppm。鐵對細菌產生毒素也很重要，隻有在定約濃度鐵的範圍內才能產生毒素。例如，白喉杆菌在含鐵0.14mg/L 的培養基中。毒素產量最高；鐵的濃度達到0.6mg/ L ，則完全不產生毒素。
鎂 鎂與核糖核酸結合成複合物，並存在於革蘭氏陽性菌菌體的表層，與革蘭氏染色有關。細菌為了生存和生長，也需要鎂離子。各種菌需要的絕對量各不相同。革蘭氏陰性的靈杆菌需要4-6 ppm ；而革蘭氏陽性菌如枯草杆菌、則需要2.5 ppm，蕈狀芽胞杆菌需40 ppm。革蘭氏陽性菌生長所需要的鎂的濃度足以抑製革蘭氏陰性菌的生長。有些酶類．如磷酸化酶，烯醇化酶等的活性．都需要鎂。這些酶類和醣類的代謝有關。鎂也是細菌葉綠素的組成元素。鎂對重金屬如鈷和鎳的毒性有拮抗作用。鎂鹽是布魯氏杆菌所必須的離子，而且錳不能代替之。
錳 醣代謝中許多酶類的活性都需要錳。錳對於羧化作用是必需的。阿拉伯糖乳酸杆菌對丙酮酸的分解需要錳。黃嘌呤氧化酶中含有錳。10
鈣 鈣在細菌營養需要中占次要地位。大腸杆菌的生長石需要供給鈣。而變形杆菌則需要鈣以合成蛋白酶。自養菌中亞硝酸菌的生長也需要鈣。
在
鉀 鉀離子與磷的傳遞作用有關。當酵母發酵葡萄糖時，吸收兩個磷酸根，生成二磷酸果糖。若酵母液完全不含鉀離子時，則酵母隻能使二磷酸果糖發酵，而不能使一磷酸果糖發酵，可見在傳遞第二個磷酸根時，需要鉀離子。三磷酸腺苷的水解（產生磷酸）和蘋果酸的脫叛作用也需要鉀離子。鉀的鹽類在土拉巴氏杆菌氧化穀氨酸或葡萄糖時是必需的。
鈷 鈷能抑製血紅蛋白和白喉杆菌高鐵血紅素（Hemin）的合成。若在合成培養基中加入不同量的鈷鹽，接種光滑型流產布魯氏菌，則一定濃度的鈷鹽能抑製非光滑型變株的產生。光滑型和非光滑型變株在含估鹽的培養叢中生長時呼吸作用顯著降低。此外，鈷是維生素B12的組成元素之一。
其他元素：鉬和釩能促進固氮作用。銅能刺激醋酸菌氧化乙醇，且與黴菌孢子的色素形成有關。白喉杆菌需要微量的銅和鋅以促進生長。
鋅鹽加入含有甘氨酸的培養基中，可以刺激卡介苗的生長，提高其生化活性，並增加菌體的產量。
在抗菌素發酵過程中，適量的某些金屬離子的存在，對抗菌素的生產起著一定的有利作用。如硫化物可以增加青黴素的產量。鐵離子能降低金黴素的效價、其原因是鐵和青黴素的結合，而鎂和鋅則能促迸其產量。
鋅和鐵對黑色曲黴菌糖化酶的形成是必需的，但受其他微最元素的製約。糖化酶是一種適應酶，因此它的生成和培養基條件極有關係。在含3 %蔗糖的培養摹中加入鋅離子10mg / 100ml 時，產量最高；再增加鋅量時，產量又減低。加入銅離子0.5mg 時，培養液中和菌絲中酶的含量最多。銅的濃度再增加時，酶的產量又下降。銅的作用可因鐵、鋅和錳的存在而增強。錳可使培養液中和菌絲中的糖化酶增加但能抵消鋅的作用。由此可見細菌利用各種微食元素不僅有適量的問題，還有各種微量元素之間的協同作用和拮抗作用問題。
( 3 ）氮源：各種細菌的合成能力多有不同，所以對氮源的需要互有差異。有的細菌可以利用無機氮源，如銨鹽或硝酸鹽，有的則需要有機含氧化合物。合成能力較強的大腸杆菌能利用無機氮（硫酸銨）合成天冬氨酸、穀氨酸、丙氨酸，氨基丁酸，纈氨酸和異亮氨酸6 種氨基酸。有的酵母菌能在以銨鹽作為唯一氮源的合成培養基中生長，並合成苯丙氨酸，色氨酸、酪氨酸和賴氨酸；在含硫化鋅的培養基中，合成苯丙氨酸，組氨酸和亮氨酸；在含碘化鉀的培養中，合成色氨酸、酪氨酸，組氨酸和丙氨酸。
氨基酸不僅是痢疾杆菌的氮源，而且也是其能最來源。氨基酸中二羧基氨基酸可以被痢疾杆菌大部分菌株所利用。福氏菌和宋內氏菌在含天冬氨酸的培養基中生氏最好，而精氨酸和半胱氨酸則不易被同化，酪氨酸很難進入細胞體內。在不同生長階段、細菌的代謝清祝可有不同；不同菌型也公有所差異。痢疾杆菌多數菌株在有穀氨酸時才能生長。福氏
穀氨酸為合成綠膿菌素的良好氨基酸，但可為類似的氨基酸（如氨基丁酸、穀氨酰胺，天冬氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸、精氨酸、組氨酸，丙氨酸）所代替；當有銨離子加入時，也可為三羧酸循環中一些有機酸（如琥珀酸、延胡索酸、丙酮酸）所代替。這說明綠膿杆菌能利用氨和有機酸來合成氨基酸。
胱氨酸酸，半胱氨酸或穀胱甘肽是百日咳杆菌生長必需的含硫氨基酸。
馬爾他布氏杆菌有些菌株在含穀氨酸、丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、蛋氨酸和胱氨酸的培養基中生長最好；而豬布氏什菌的生長則需要胱氨酸、組氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸。
葡萄球菌生長時所需要的氨基酸為丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸、天冬氨酸、穀氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、精氨酸、組氨酸和賴氨酸，而其必需的氨基酸則為甘氨酸、纈氨酸和L-脯氨酸。某些細菌需要的氨基酸，
( 4）碳源：碳源和能源通常由醣類，有機酸和脂類等供給各種細菌對碳源的需要是不同的。醣類一般最容易被利用，其次容易被利用的為醣類的中間代謝產物，如蘋果酸、檸檬酸、琥珀酸和乳酸等；再其次為脂肪酸。有些細菌對碳的要求較為嚴格，而另一些細菌則可以片許多化合物作為碳源和能源。例如福氏
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