Основными питательными элементами служат углерод, азот, сера и фосфор.

Всем бактериям для синтеза компонентов клеток необходимы углерод, азот, сера и фосфор. Эти элементы вместе с Н и О входят в состав клеточных полимеров. Потребность в них можно рассчитать количественно, зная элементный состав клетки. Он приблизительно соответствует формуле С2Н7О1,5N плюс небольшое количество Р, S, Fе, щелочных и щелочноземельных металлов, а также следовое количество микро-элементов. Источником углерода, составляющего 50% сухого вещества клеток, обычно служат те же органические соединения, которые используются как источники энергии. Аэробные микроорганизмы, как правило; включают в состав клетки примерно 50% органического субстрата—намного больше, чем бактерии, осуществляющие брожение (10-20%). Остальное количество органического субстрата клетки используют в качестве источника энергии. Все встречающиеся в природе органические вещества можно рассматривать как потенциальные субстраты для роста микроорганизмов; при этом предпочтительным для многих бактерий источником углерода служит глюкоза — наиболее распространенное органическое вещество.

Азот.

Составляющий 14% сухого вещества клеток, входит в состав многих природных соединений; бактерии предпочтительно используют его в форме NН4+". Многие бактерии ассимилируют нитрат, мочевину, аминосахара и аминокислоты; последние обычно добавляют в среду в виде белкового гидролизата — пептона. Немногие бактерии способны усваивать молекулярный азот (N2). Потребляемые окисленные формы азота (например, нитрат) восстанавливаются в Клетках до NНз, который включается в метаболизм.

Источниками серы,

составляющей менее 1% сухого вещества клеток, в большинстве природных местообитаний служат органические серосодержащие соединения и лишь в морской воде — сульфат, концентрация которого составляет в ней 28 мМ. К предпочтительно используемым органическим тиолам относятся цистеин, цистин и метионин (они присутствуют в пептоне). Лишь немногие микроорганизмы способны использовать молекулярную серу. Окисленные соединения серы (например, сульфат) восстанавливаются в клетках до Н2S, который включается в метаболизм.

Фосфор

(3% сухого вещества клеток) встречается в природе обычно в виде фосфатов или фосфорных эфиров. Стабильных (в нормальных условиях) восстановленных соединений фосфора не существует. Внутри клеток восстановления фосфата не происходит, и он включается в метаболизм именно в этой форме.

Источниками кислорода и водорода,

входящих в состав клеточных компонентов, служат для клеток вода и/или органические соединения и лишь в отдельных биосинтетических реакциях гидроксилирования используется молекулярный кислород (атом (Ы.) кислорода из О2 включаются при этом в состав

ОН - группы).

Неорганические соединения используются как минорные, но важные элементы питания.

Для роста микроорганизмов требуются в небольших количествах ионы щелочных металлов (Nа+, К+) и щелочноземельных металлов (М§2+, Са2"1"), необходимые им в качества электролитов и обеспечивающие протекание различных каталитических реакций. Помимо этих металлов, для роста микробов необходим ряд элементов в следовых количествах (их называют микроэлементами), в первую очередь Fе и в меньшем количествеZn, Мn, Со, Мо, Сu, Ni, W, Se, V, В и др.Причем не всем бактериям требуется полный набор этих элементов. Концентрация данных элементов в средах варьирует от миллимолярной (для щелочных и щелочноземельных металлов) до микромолярной (Ре) и меньшей 1 мкМ (10~6-10~8 М для остальных микроэлементов). При более высоких концентрациях микроэлементы оказывают токсическое действие. Большинство двух- и трехвалентных катионов металлов при нейтральном или щелочных значениях рН образуют нерастворимые гидроксиды или фосфаты и становятся недоступными для использования бактериями. Поэтому концентрированные растворы неорганических' солей часто хранят в анаэробных условиях при рН < 7 в присутствии небольших количеств комплексообразующих соединений, таких как ЭДТА или нитрилотриацетат (НТА). Растворимые комплексы с ионами многих металлов способны также образовывать некоторые питательные вещества в составе сред (например, ряд аминокислот — Суз, Н1з — и карбоновых кислот — малат, цитрат). К недостатку металлов в среде, помимо осаждения, приводит Также избыточное хелатирование.