Кисень, водень, вуглець і азот - Основні елементи, свого роду «цеглинки» (органогени), що складають органічні речовини. За типом харчування рослинні і тваринні організми разюче відрізняються, їх розглядають відповідно як аутотрофи і гетеротрофи. Аутотрофи здатні синтезувати всі необхідні органічні сполуки з вуглекислоти, гетсротрофи потребують органічних джерелах вуглецю. Для мікроорганізмів дачні класифікація недостатня, оскільки різноманіття способів їх живлення можна відобразити лише з урахуванням джерел енергії, вуглецю та донора водню. Тому поняття «аутотрофнимі» і «гетеротрофность» щодо бактерій застосовують, маючи на увазі походження клітинного вуглецю як джерела енергії.

Вуглець

Найбільш доступні джерела вуглецю для бактерій - вуглеводи і амінокислоти, що враховують при виготовленні живильних середовищ.

Аутотрофи. Харчові потреби аутотрофнимі[от греч. auto, сам, + trophe, питание бактерий ограничены; для их роста достаточно внесения в среду неорганических соединений, содержащих азот и другие минеральные элементы. Лутотрофные бактерии в качестве источника углерода утилизируют двуокись углерода или карбонаты. Такие бактерии способны синтезировать вce необходимые соединения из простых веществ. К ним относят фото- и хемотрофные (хемосинтезирующие) бактерии, использующие соответственно в качестве источника энергии электромагнитное излучение (свет), либо энергию окислительно-восстановительных реакций с участием субстратов, которые служат для них источником питания. Среди аутотрофов не обнаружено видов, имеющих медицинское значение.

Гетеротрофия[от греч. hetero, другой, + trophe, питание]. Деякі бактерії не здатні повністю забезпечити власний метаболізм за рахунок своїх синтетичних можливостей і потребують наявності мінімально одного органічного з'єднання (зазвичай потрібні амінокислоти як джерело вуглецю та азоту або вуглеводи як джерело вуглецю) у навколишньому середовищі. Гетеротрофні бактерії в якості джерел вуглецю використовують різні углеродсодержащие сполуки - гексози, багатоатомні спирти, амінокислоти, органічні кислоти і вуглеводні. До гетеротрофних бактерій також відносять бактерії-сапрофіти (метатрофи), що розвиваються на мертвих органічних залишках і бактерії-паразити (паратрофії), що засвоюють органічні сполуки в формі складних речовин живого організму.

Азот

Азот необхідний бактеріям для синтезу амінокислот (білків), пуринових і пірім йди нових нуклеотидів, а також деяких вітамінів. Оскільки азот у всіх живих організмах міститься у відновленій формі, всі мінеральні форми азоту з більшою, ніж у аміаку, ступенем окислення повинні бути відновлені.

Ряд мікроорганізмів здатний утилізувати азот тільки з органічних сполук (аміногетеротрофи). Деякі з мікроорганізмів засвоюють азот у вигляді неорганічних форм (аміноаутотрофи). Однак багато мікроорганізми здатні використовувати як органічний, так і мінеральний азот.

Використання неорганічного азоту

У природі атоми мінерального азоту існують в різного ступеня окислення: від N5 + (N205 азотний ангідрид) до N3-(NH3 аміак). Ступінь засвоюваності мінеральних сполук азоту бактеріями визначається легкістю їх перетворення в аміак, тому що він є найпростішим попередником високомолекулярних азоторганіческіх сполук. У цій групі бактерій можливі два різноспрямовані процеси: асиміляція (зв'язування мінеральних форм азоту в органічний матеріал) і дисиміляція (виділення газоподібних форм азоту).

• Асиміляційні процеси. Зв'язування мінеральних форм азоту відбувається в ході азотфіксації, асиміляції аміаку та асиміляційної нітратредукції.

Азотфіксация. Азотфіксуючі бактерії (Наприклад, Rhizobiut, Azotobacter, Clostridium, Klebsiella та ін) здатні утилізувати азот з атмосферного повітря, відновлюючи його до амонію за допомогою спеціального ферменту (нитрогеназа) в процесі, званому азотфіксація.

Асиміляція аміаку. Більшість бактерій засвоює амоній в ході асиміляції аміаку. Бактерії, що ростуть на середовищах з амонієм, можуть безпосередньо включати його в органічні сполуки. Слід пам'ятати, що після споживання неорганічних амонійних солей в середовищі накопичуються аніони (SO4 Сl, H3PO4 та інші), які знижують рН середовища, що сповільнює ріст культур. Амонійні солі органічних кислот менш підкисляють середовище і більш сприятливі для росту бактерій.

Асиміляційна нітратредукція. Переважна більшість бактерій і грибів, як і рослини, засвоюють нітрат в процесі асиміляційної нітратредукції. На першому етапі нітрати відновлюються до нітритів, цикл цих перетворень каталізує специфічний фермент - асиміляційна нітратредуктази В. Другий етап являє комплекс відновних реакцій, що каталізуються нітрітредуктазой, що призводить до утворення аміаку, який використовується для синтезу амінокислот та інших азотовмісних компонентів клітини.