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全球观焦点：无处不在的微生物，究竟靠啥活着呢？

来源：科普中国

出品：科普中国

作者：观世入微团队


【资料图】

监制：中国科普博览

众所周知，生物需要从外界取得进行生命活动的原料和燃料。用生物学家的话来说，生物为了生命活动而从外界获取需要的物质的过程就是营养。营养是生物的基本功能。

（图片来源：Veer图库）

而微生物也是有生命的物体，营养同样是其进行生命活动的基础。微生物需要的营养和人对营养的需要没有本质的区别，但可以提供给微生物作食物的东西可要比人或动物能够利用的食物种类多得多。微生物需要的营养要素可分为六大类，即碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水。

碳源

我们常吃的主食，如米饭、馒头或面包，它们的主要成分叫做碳水化合物，因为这些化合物的分子中含有比较多的碳元素，所以也叫做碳源。它也是微生物食物中的一种主要口粮，因为微生物细胞中的许多成分都是由碳元素构成的，同时碳源又为微生物提供能量，供它们运动和进行各项生命活动。

（图片来源：Veer图库）

能被各种微生物利用的碳源种类极其多样，从简单的无机含碳化合物如二氧化碳、碳酸盐等到比较复杂的有机物（糖类、醇类、酸类等），更为复杂的有机大分子如蛋白质、核酸等，都能被微生物作为碳源分解利用，甚至连石油以及对一般生物有毒的腈化合物、二甲苯、酚等也能被一些微生物用作碳源。

哎呦，这些小家伙还真是“不挑食”啊！

微生物学家曾用过90多种碳源喂养一种叫做洋葱伯克雷尔德氏菌的细菌，发现它不仅能利用葡萄糖、果糖，还可以利用不少有机酸，甚至可以利用石炭酸（苯酚）和对人和动物有剧毒的腐胺、精胺和色胺等尸体腐败后产生的化合物。不过有的微生物所能利用的碳源种类极其有限，例如甲基营养细菌只能利用简单的有机化合物甲醇和甲烷作为碳源。

氮源

我们平时所吃的肉或者喝的牛奶中含有较多的蛋白质。蛋白质由氨基酸组成，氨基酸里面含有较多的氮元素，所以这类营养叫做氮源。微生物能利用的氮源种类也比人或植物要多，动植物能利用的氮源微生物都能利用，而一般植物和动物不能利用的空气中的氮气，微生物也能利用。

（图片来源：Veer图库）

氮源是微生物生长繁殖时合成原生质和细胞其它细胞结构的原材料。就像长期缺少蛋白质的儿童长不高一样，如果缺少氮源，微生物就难以生长。氮源一般不是作为微生物的能源。但是有些细菌，例如硝化细菌能利用铵盐、亚硝酸盐作为氮源和能源。

能源

能源是提供微生物生命活动所需能量的物质。例如太阳光的光能就是许多可以进行光合作用的细菌的直接能源。自然界中的不少物质，如葡萄糖、淀粉等，既可作为碳源，又可作为能源；蛋白质对于某些微生物来说，是具有碳源、氮源和能源三种功能的营养源。至于空气中的氮气，则只能提供氮源。

（图片来源：Veer图库）

无机盐

人需要吃盐、补钙，庄稼需要用草木灰补充钾。像普通生物一样，微生物的生命活动中，除了需要碳源、氮源和能源之外，还需要其它物质的支持，例如硫、磷、钠、钾、镁、钙、铁等元素。上述元素大多是以盐的形式来提供给微生物的，因此称它们为无机盐或矿质营养。这些无机盐是组成生命物质的必要成分，或是维持正常生命活动必需的，有些则是用于促进或抑制某些物质的产生。

（图片来源：Veer图库）

生长因子

人和动物需要维生素，许多微生物也需要维生素。维生素是微生物自身不能合成的微量有机物质，它们也是微生物维持生命活动不可缺少的物质。例如酵母菌和乳酸细菌必须由外界提供维生素才能够生长或生长良好。

（图片来源：Veer图库）

有些微生物，例如大肠杆菌、多数真菌和放线菌能够自行合成生长因子，不需要从外界获得。还有些微生物能产生过量的生长因子，因此可以利用它们来生产维生素，例如人们常常需要补充的维生素B2（核黄素）就是利用一种酵母菌生产的。

水

同一切生物一样，微生物的营养中不可缺少水。水是微生物细胞的主要化学组成之一。生命活动基本上是通过一系列化学反应实现的，这些化学反应绝大多数是在水中进行的。细胞内外物质的交换，通常也是溶解在水中进行的；水还可以维持生命大分子例如核酸、蛋白质的分子结构稳定性；水还可以参与体内的化学反应例如水解、水合反应等。

（图片来源：Veer图库）

结语

在自然界中，微生物从其生存环境中获取生长所需的各种营养组分。各种类群的微生物能在不同的环境中生长繁殖。微生物与微生物之间，微生物与其它生物之间有着微妙且难以剥离的联系。

别看微生物这么“好养活”，它们却是自然界正常运转不可或缺的一环哦！

编辑：孙晨宇

关键词： 生长因子 化学反应

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