微生物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)主要是以的有機(jī)物和無機(jī)物的形式提供的，小部分由氣體物質(zhì)供給。微生物的營養(yǎng)物質(zhì)按其在機(jī)體中的生理作用可區(qū)分為：碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長因子和水五大類。
1、 碳源
在微生物生長過程中為微生物提供碳素來源的物質(zhì)稱為碳源(source of carbon)。
從簡單的無機(jī)含碳化合物如CO2和碳酸鹽到各種各樣的天然有機(jī)化合物都可以作為微生物的碳源，但不同 的微生物利用含碳物質(zhì)具有選擇性，利用能力有差異。
碳源的生理作用主要有：碳源物質(zhì)通過復(fù)雜的化學(xué)變化來構(gòu)成微生物自身的細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物；同時 多數(shù)碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)過程中還能為機(jī)體提供維持生命活動的能量，但有些以又CO2為唯一或主 要碳源的微生物生長所需的能源則不是來自CO2。
2、 氮源
凡是可以被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)的或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)通稱為氮源(source of nitrogen)物質(zhì)。
能被微生物所利用的氮源物質(zhì)有蛋白質(zhì)及其各類降解產(chǎn)物、銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、分子態(tài)氮、嘌呤 、嘧啶、脲、酰胺、氰化物。
氮源物質(zhì)常被微生物用來合成細(xì)胞中含氮物質(zhì)，少數(shù)情況下可作能源物質(zhì)，如某些厭氧微生物在厭氧條 件下可利用某些氨基酸作為能源。
微生物對氮源的利用具有選擇性，如玉米漿相對于豆餅粉，NH4＋相對于NO3-為速效氮源。銨鹽作為氮源 時會導(dǎo)致培養(yǎng)基pH值下降，稱為生理酸性鹽，而以硝酸鹽作為氮源時培養(yǎng)基pH值會升高，稱為生理堿性 鹽。
3、 無機(jī)鹽
無機(jī)鹽(inorganic salt)是微生物生長必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)，它們在機(jī)體中的生理功能主要是作為 酶活性中心的組成部分、維持生物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)并維持細(xì)胞的滲透壓平衡、控制細(xì) 胞的氧化還原電位和作為某些微生物生長的能源物質(zhì)等。
微生物生長所需的無機(jī)鹽一般有磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等金屬元素的化 合物。
在微生物的生長過程中還需要一些微量元素，微量元素是指那些在微生物生長過程中起重要作用，而機(jī) 體對這些元素的需要量極其微小的元素，通常需要量在10-6-10-8mol/L(培養(yǎng)基中含量)。微量元素一般 參與酶的組成或使酶活化。
如果微生物在生長過程中缺乏微量元素，會導(dǎo)致細(xì)胞生理活性降低甚至停止生長。由于不同微生物對營 養(yǎng)物質(zhì)的需求不盡相同，微量元素這個概念也是相對的。微量元素通常混雜在天然有機(jī)營養(yǎng)物、無機(jī)化 學(xué)試劑、自來水、蒸餾水、普通玻璃器皿中，如果沒有特殊原因，在配制培養(yǎng)基時沒有必要另外加入微 量元素。值得注意的是，許多微量元素是重金屬，如果它們過量，就會對機(jī)體產(chǎn)生毒害作用，而且單獨 一種微量元素過量產(chǎn)生的毒害作用更大，因此有必要將培養(yǎng)基中微量元素的量控制在正常范圍內(nèi)，并注 意各種微量元素之間保持恰當(dāng)比例。
4、 生長因子
生長因子(growth actor)通常指那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成 量不足以滿足機(jī)體生長需要的有機(jī)化合物。
根據(jù)生長因子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和它們在機(jī)體中的生理功能的不同，可將生長因子分為維生素(vitamin)、氨基 酸與嘌呤與嘧啶三大類。維生素在機(jī)體中所起的作用主要是作為酶的輔基或輔酶參與新陳代謝；有些微 生物自身缺乏合成某些氨基酸的能力，因此必須在培養(yǎng)基中補(bǔ)充這些氨基酸或含有這些氨基酸的小肽類 物質(zhì)，微生物才能正常生長；嘌呤與嘧啶作為生長因子在微生物機(jī)體內(nèi)的作用主要是作為酶的輔酶或輔 基，以及用來合成核苷、核苷酸和核酸。
5、水
水是微生物生長所必不可少的。水在細(xì)胞中的生理功能主要有：
起到溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)的作用，營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌必須以水為介質(zhì)才能完成；
參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；
維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；
因為水的比熱高，是熱的良好導(dǎo)體，能有效地吸收代謝過程中產(chǎn)生的熱并及時地將熱迅速散發(fā)出體外， 從而有效地控制細(xì)胞內(nèi)溫度的變化；
保持充足的水分是細(xì)胞維持自身正常形態(tài)的重要因素；
微生物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 。