Мікроорганізми не мають спеціальних органів харчування. Надходження поживних речовин і води в клітину і виділення продуктів обміну в зовнішнє середовище відбувається через всю поверхню клітин. Проникнення поживних речовин в клітку завжди здійснюється за рахунок явищ осмосу і дифузії. Явище осмосу завжди виникає там, де є два розчини з різною концентрацією речовин, розділених між собою напівпроникною мембраною. Проникнення через напівпроникну перегородку води і розчинених в ній речовин відбувається по-різному. Вода завжди прагне в бік більшої концентрації, щоб розбавити розчин. Швидкість руху буде тим більше, чим більше буде різниця концентрацій розчинених речовин по обидві сторони напівпроникною мембрани. Кожне розчинена речовина рухається в ту сторону, де його концентрація нижче. Рушійною силою буде виникло осмотичнийтиск т. Е. Та енергія, з якою обидві речовини будуть прагнути вирівняти свою концентрацію. Проникнення кожного речовини через перегородку припиняється лише тоді, коли по обидва боки концентрація його стане однаковою. Залежно від концентрації речовин в навколишньому середовищі мікробна клітина може перебувати в трьох станах.
- Турroр - якщо осмотичний тиск мікробних клітин, обумовлене розчиненими в клітинному соку речовинами, трохи вище, ніж в середовищі, то за рахунок притоку з неї води в клітці створюється певний пружне напруження. Протопласт клітини при цьому притискається до клітинної оболонці, злегка розтягуючи її. Перебуваючи на харчових продуктах в такому стані, мікроби проявляють велику активність і швидко викликають псування. Тому в харчовій промисловості часто використовуються такі методи консервування харчових продуктів, як сушка і в'ялення, щоб мікроби не переходили в стан тургору і не викликали їх псування.
- Плазмоліз якщо мікроорганізм потрапляє в субстрат, осмотичний тиск якого вище, ніж в клітці, то цитоплазма віддає воду в зовнішнє середовище. Живильні речовини в клітину не надходять, вміст клітини зменшується в об'ємі, і протопласт відстає від клітинної оболонки. Це явище широко використовується в харчовій промисловості, коли продукти харчування консервуються цукром і сіллю.
-Плазмомтіс - явище, зворотне плазмолізу. Настає при надмірно низькому осмотичний тиск зовнішнього середовища, коли внаслідок високої різниці осмотичних тисків цитоплазма швидко переповнюється водою. Це може привести до розриву клітинної оболонки, що спостерігається, наприклад, при приміщенні бактерій в дистильовану воду.
Вимоги більшості мікроорганізмів до джерел живлення різноманітні. Однак, з огляду на деякі загальні особливості харчування мікробів, їх прийнято ділити на дві групи.
I. автотрофи - харчуються, подібно зеленим рослинам, мінеральними речовинами, синтезуючи з цих простих речовин все складні компоненти клітини. Автотрофні (від грец. Аutos - сам, trophe - їжа) мікроорганізми здатні як єдине джерело вуглецю для синтезу органічних речовин тіла використовувати вуглекислоту і її солі.
Серед автотрофних мікроорганізмів є види, які асимілюють вуглекислий газ, як і зелені рослини, використовуючи сонячну енергію, - їх називають - фотосинтезуючими. До них відносяться деякі пігментні бактерії, наприклад зелені і пурпурні серобактерии.
Інші автотрофні мікроорганізми в процесі синтезу органічних сполук використовують енергію хімічних реакцій окиснення деяких мінеральних речовин. Такі мікроорганізми називають хемосінтезірующімі. До них відносяться бактерії, що окислюють водень з утворенням води (водневі бактерії), аміак в азотної кислоти (нитрифицирующие бактерії), сірководень до сірчаної кислоти (безбарвні серобактерии).
II. Гетеротрофи (від грец. Heteros - інший) - подібно тваринам організмам потребують органічних сполуках, які служать одночасно джерелом вуглецю та енергії. Їх поділяють на дві групи:
- сапрофіти (від грец. sapros - гнилої, phyton - рослина) - вони живуть за рахунок використання органічних речовин різних субстратів тваринного і рослинного походження. До них відносяться всі ті мікроби, які розкладають органічні речовини в природі (у грунті, воді), викликають псування харчових продуктів або використовуються в процесах переробки рослинної і тваринної сировини;
- паразити - вони здатні розвиватися тільки в тілі інших організмів, харчуючись органічними речовинами, що входять до складу останніх. До паразитам належать збудники захворювань людини, тварин і рослин.
Описані вище процеси асиміляції їжі протікають з витратою енергії. Потреба в енергії забезпечується процесами енергетичного обміну, сутність яких полягає в окисленні органічних речовин, супроводжуваному виділенням енергії. Отримувані при цьому продукти окислення виділяються в навколишнє середовище.
Схематично реакцію окислення-відновлення за участю ферменту дегідрогенази можна представити таким чином:
Способи отримання енергії у мікроорганізмів різноманітні.
У 1861 р французький вчений Л. Пастер вперше звернув увагу на унікальну здатність мікроорганізмів розвиватися без доступу кисню, в той час як всі вищі організми - рослини і тварини - можуть жити тільки в атмосфері, що містить кисень.
За цією ознакою (за типами дихання) Л.Пастер розділив мікроорганізми на дві групи - аероби і анаероби.
Аероби для отримання енергії здійснюють окислюванню ня органічного матеріалу киснем повітря. До них відносяться гриби, деякі дріжджі, багато бактерії і водорості. Багато аероби окислюють органічні речовини повністю, виділяючи в вигляді кінцевих продуктів СО2 і Н2 О. Цей процес в загальному вигляді може бути представлений наступним рівнянням:
Анаероби - це мікроорганізми, здатні до дихання без використання вільного кисню. Анаеробний процес дихання у мікроорганізмів відбувається за рахунок відібрання у субстрату водню. Типові анаеробні дихальні процеси прийнято називати бродіння. Прикладами такого типу отримання енергії можуть служити спиртове, молочнокисле і маслянокислі бродіння. Розглянемо на прикладі спиртового бродіння:
Ставлення анаеробних мікроорганізмів до кисню по-різному. Одні з них зовсім не переносять кисню і носять назву облігатних, ілістрогіх, анаеробів. До них відносяться збудники маслянокислого бродіння, правцева паличка, збудники ботулізму. Інші мікроби можуть розвиватися як в аеробних, так і в анаеробних умовах. Їх називають - факультативними, іліусловнимі анаеробами; це молочнокислі бактерії, кишкова паличка, протей та ін.