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(yùn)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?yàn)樗紭O子與這類化合物的極性官能團(tuán)(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(xiàng)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(jī)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(jī)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(jī)體生長發(fā)育必需的主要營養(yǎng),，從分子態(tài)氮,、無機(jī)態(tài)氮到有機(jī)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(jī)酸，可進(jìn)入三羧酸循環(huán)

而作為碳源和能源被利用,。

    無機(jī)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?yàn)檫@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。