Quá trình vi sinh vật hấp thụ các chất dinh dưỡng để thỏa mãn mọi nhu cầu sinh trưởng và phát triển của chúng được gọi là quá trình dinh dưỡng. Các chất được vi sinh vật hấp thu từ môi trường xung quanh và được chúng sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho các quá trình sinh tổng hợp tạo ra các thành phần của tế bào hoặc để cung cấp cho các quá trình trao đổi năng lượng được gọi là chất dinh dưỡng. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, vi sinh vật thường được nuôi cấy trong những môi trường nhân tạo gồm một thành phần các chất thích hợp cho loài vi sinh vật cần nuôi cấy phát triển. Tuy nhiên, không phải mọi thành phần của môi trường nuôi cấy nhân tạo đều là chất dinh dưỡng. Một số chất cần thiết cho vi sinh vật nhưng chỉ làm nhiệm vụ bảo đảm các điều kiện thích hợp về môi trường như pH, về áp xuất thẩm thấu, về cân bằng ion.
Nhu cầu về các thành phần dinh dưỡng của vi sinh vật thường là để đáp ứng nhu cầu về
các nguyên tố có trong thành phần hóa học của các tế bào (bảng 1).
Bảng 1. Thành phần, nguồn gốc và chức năng các nguyên tố chủ yếu trong tế bào vi khuẩn Nguyên tố lượ% trng khô ọng Nguồn gốc Chức năng
Cacbon 50 Các hcơ hoặợc COp chất hữu
2 Phần tử chủ yếu cấu tạo thành tế bào Oxy 20 Hhữ2O, các hu cơ, COợp chất
2 và O2
Phần tử chủ yếu cấu tạo nên các chất của tế
bào, tham gia quá trình hô hấp Nitro 14 NH3, NO3, các hợp
chất hữu cơ, N2
Phần tử chủ yếu cấu tạo nên các amino axit, nucleic axit, nucleotit, các coenzim. Hydro 8 H2O, các hợp chất
hữu cơ, H2
Phần tử chủ yếu cấu tạo nên các hợp chất hữu cơ và nước của tế bào.
Photpho 3 Vô c(POơ phốt phát
4)
Phần tử chủ yếu cấu tạo nên các nucleic axit, nucleotit, phospholipit, LPS, axit teichoic Lưu huỳnh 1 SO4, H2S, So, hợp chất hữu cơ có lưu huỳnh Phần tử chủ yếu cấu tạo nên cysteine, methionine, glutathione, một số coenzim Kali 1 Các muối kali Cation hữu cơ , thành phần phụ của enzim Manhê 0.5 Các muối manhê ứCation hng xúc tác cữu cơủ, thành pha enzim ần phụ cho phản Canxi 0.5 Các muối canxi thành phCation hữần cu củơa các nha bào. , thành phần phụ của enzim, Sắt 0.2 Các muối sắt nonheme iron-protein, thành phLà thành phần của cytochromes và mần phụộ cho t số
Các vật chất cần thiết cho sự sống của vi sinh vật được chia thành hai nhóm chính là: (1) nước và các muối khoáng, (2) các chất hữu cơ.
- Nước chiếm đến 70- 90% khối lượng cơ thể vi sinh vật. Tất cả các phản ứng xảy ra trong tế bào vi sinh vật đều đòi hỏi có sự tồn tại của nước. Muối khoáng chiếm khoảng 2-5% khối lượng khô của tế bào. Trong tự nhiên chúng thường tồn tại dưới dạng các muối sunphat, photphat, cacbonat, clorua và trong tế bào chúng thường tồn tại ở dạng cation (Mg2+, Ca2+, K+, Na+...) hoặc dạng anion (HPO42-, SO42-, HCO3-, Cl-...).
- Chất hữu cơ trong tế bào vi sinh vật chủ yếu cấu tạo bởi các nguyên tố C, H, O, N, P, S. Riêng 4 nguyên tố C, H, O, N là các nguyên tố chủ chốt để cấu tạo nên protein, axit nucleic, lipit, hodrat cacbon, đã chiếm 90 -97% toàn bộ chất khô của tế bào. Trong tế
bào vi khuẩn các hợp chất đại phân tử thường chiếm tới 96% khối lượng khô, các chất
đơn phân tử chỉ chiếm có 3,5 % và các ion vô cơ chỉ chiếm 1%. Trong tế bào vi sinh vật ngoài protein, peptit còn có những axit amin ở trạng thái tự do.