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(tài)，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(tài)。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(wěn)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(yǎng)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(yǎng)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(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(wěn)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(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、繁殖等各項生命活動，微生物還需要一系列的其他營養(yǎng)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(wěn)定的共價結合的碳碳鍵化合物，可產生鏈式或環(huán)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(wěn)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(wěn)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(fā)育必需的主要營養(yǎng)，從分子態(tài)氮、無機態(tài)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(shù)細菌如

硝化細菌還可利用NH+、N0r能源，有些氨基酸經反應變?yōu)橛袡C酸，可進入三羧酸循環(huán)

而作為碳源和能源被利用。

    無機元素是微生物生長*的營養(yǎng)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(jié)細胞滲透壓、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，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(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(yǎng)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(yǎng)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。