水物质
水是自然界含量zui丰富的物质，也是细胞内含量zui丰富的物质。对于微生物的生长，水
是*的。
水作为微生物细胞原生质的主要组成部分，使得原生质处于溶胶状态，以保证代谢活动
的正常进行。水在各种微生物细胞中的含量不尽相同，一般细菌为75％～85％，酵母菌为
70％～80％，霉菌可达90％左右。有些微生物在干燥条件下可形成休眠状态。水的比热容
高，并有较好的导热性，能有效地吸收代谢过程中所放出的热量，可作为热的缓冲剂，即当
外界温度有波动时，可使细胞的温度不至于急剧变化而相对稳定，因此能对微生物起保护
作用。
细胞的一切生命活动都离不开水，如营养物质的吸收、代谢活动、生长、繁殖等，水是
生理过程的必要溶剂，具溶剂与运输介质的作用，营养物质需先溶于水，才能被吸收或分
泌，参加代谢反应。参与细胞的一系列化学反应，以及水能溶解许多物质，主要是由于水的
偶极性。盐和离子型化合物，由于分子中含有的正负离子间的静电引力作用，故要分开这些
离子需相当大的能量，但在水中，水偶极子与正负离子间产生的静电引力超过正负离子问的
静电引力，能把正负离子拉开，形成很稳定的水化离子，即水在离子周围形成水化层，使解
离作用朝离子化方向进行。对于非离子的极性化合物如糖、醇、醛、酮等也易溶于水，这是
因为水偶极子与这类化合物的极性官能团(如羟基、羰基)形成氢键之故；水也能维持蛋白
质、核酸等大分子稳定的天然构象；水本身还直接参与一些重要的生化反应，通过水合作用
与脱水作用控制由多亚基组成的结构，如酶、微管、鞭毛及病毒颗粒的组装与解离等。水对微生物的作用可用水的活度(water activity，a。)表示。水的活度(又称水分活
性)是在相同温度、压力条件下，溶液中水的蒸气压(户。)与纯水蒸气压(po)之比，即
a。一Pw／po。常温常压下，po一1．00，当纯水中溶有溶质，溶液的a。值降低；溶解的溶质
愈多，溶液的a。值愈低。
每种微生物均有其zui适生长a。值，一般在aw0．60～o．99的条件下生长，低于0．90一
般不能生长，或迟缓期延长，比生长速率和总生长量减少。表1-2是一些微生物生长所需的
zui小a。值范围。有些微生物可在高溶质浓度下生长，如嗜盐(Halobocterium sp．)细
菌能生长在a。一0．75(相当于5．5mol／L NaCl)的溶液中，少数酵母和耐旱真菌能生长在
n。一0．6的浓糖液中。表1—3列出了几种溶液的水活度值。为完成生长、繁殖等各项生命活动，微生物还需要一系列的其他营养物质，包括碳、
氮、氧、氢、磷、硫、钾、钙、镁、铁等元素，锰、铜、锌、钼、钴、镍、钒、硼、氯、
钠、硅等微量元素，以及维生素、氨基酸等生长因子。碳是有机物的*元素，是生物分子
的结构中心。碳原子可彼此反应并形成稳定的共价结合的碳碳键化合物，可产生链式或环式
结构，其长度和大小几乎是无限度的，并成为各种有机分子的骨架。碳可与许多如氢、氧、
氮、硫、磷等元素形成稳定的共价键。碳原子的四面体构型产生了大量的同分异构体。而碳
原子如此多样而稳定的结合方式是导致生物分子种类繁多的原因之一。
氮素是生命有机体生长发育必需的主要营养，从分子态氮、无机态氮到有机氮化物等都
能作为不同微生物的氮源，主要是提供合成原生质和细胞其他结构的原料，对于少数细菌如
硝化细菌还可利用NH+、N0r能源，有些氨基酸经反应变为有机酸，可进入三羧酸循环
而作为碳源和能源被利用。
无机元素是微生物生长*的营养要素，其功能包括：组成细胞的成分或作为酶或
辅酶的组成部分，调节细胞渗透压、pH和氧化一还原电位以及作为某些自养菌的能源。
生长因子一般包括三类物质，即维生素、氨基酸和嘌呤(或嘧啶)碱基。维生素作为酶
的辅酶和辅基的成分，是酶活性中心的重要组成部分。某些微生物需要氨基酸作为生长因子
是因为这些微生物不能自己合成某些氨基酸，因而必须在培养基中加入这些氨基酸才能满足
其生长繁殖的需要。嘌呤和嘧啶是构成细胞核酸的组成成分，也是构成某些酶的辅酶或辅基
的组成成分。 ，
营养物质是生命活动的物质基础，其进入细胞后经过一系列生化反应为细胞内大分子的
合成与分解等提供能量以及必需的物质基础等，同时也形成了一些细胞本身不需要的代谢产
物。也就是说，这些营养物质被微生物吸收以后可参与微生物细胞的组成、构成酶的活性成
分和提供微生物各种生命活动所需要的能量等。
