碳源
人要吃米饭、馒头或面包，这些食品的主要成分在化学上叫做碳水化合物，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。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。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（Burkholderiacepacia）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
人需要吃肉或喝牛奶，其中主要是含有蛋白质，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。氮源给微生物提供生长繁殖时合成原生质和细胞其它细胞结构的原材料。缺少氮源微生物就难以生长，就象长期缺少蛋白质营养的儿童长不了个一样。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，而阳光仅提供能源。
无机盐
人需要吃盐、补钙，庄稼需要用草木灰补充钾。象高等生物一样，微生物的生命活动中，除了需要碳源、氮源和能源之外，还需要其它元素，例如硫、磷、钠、钾、镁、钙、铁等元素，还需要某些微量的金属元素，诸如钴、锌、钼、镍、钨、铜等。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。
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，它们对微生物生命活动也是不可缺少的。例如酵母菌和乳酸细菌必需由外界提供才能够生长或生长良好。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。
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