미생물을 포함한 모든 생명체는 생명을 유지하고 성장하기 위해 에너지와 세포의 구성성분을 요구한다. 에너지 생산과 세포 구성성분으로 필요한 물질을 영양분이라 한다.
미생물들은 각기 특성 있는 영양요구조건이 있으며, 영양조건이 다양하기에 미생물 배지의 종류도 다양하다. 동․식물과 마찬가지로 미생물의 세포구성 원소는 H, N, C, S, O 그리고 P, Fe², Ca², Mg², Na, K등 소량의 무기류 등이다.
미생물 세포의 약 80%는 물로 이루어졌다. 나머지 단백질, 지질, 핵산, 다당류 및 기타의 고형성분으로, 물의 성분인 수소와 산소를 제외한 탄소, 질소, 인, 황 등으로 구성된 물질이 고형 성분의 95%를 차지한다.
인(P)과 금속원소들은 언제나 무기염류의 형태로 요구되는데 P, Fe², Ca², Mg², Na, K 등은 미생물 성장에 비교적 많이 요구되는 데 비해 Zn, Co, Cu 등은 미량으로 요구되므로 이들은 미량원소(micronutrient)라 한다.
어떤 종류의 특수한 세균들은 광합성 녹색식물처럼 무기화합물의 산화작용에 의해 에너지를 얻고, 탄소원으로는 공기 중의 CO₂를 이용한다. 탄소원으로 CO₂를 이용하는 생물을 독립영양성(autotrophs), 유기물질에서 탄소를 얻을 수 있는 것을 종속영양성(heterotrophs)이라 구분한다. 에너지원으로 태양광선을 이용하는 생물을 광합성 생물(phototrophs)이라 하고 화학반응의 결과 에너지를 얻는 것을 화학합성 생물(chemotrophs)이라 한다.
* 미생물을 탄소원과 에너지원의 얻는 방법에 따라 다음과 같이 분류한다.
① 독립영양성 광합성 생물(photoautotrophs) : 태양광선을 에너지원으로, CO₂를 탄소원으로 이용하는 생물로 고등식물, 조류 그리고 광합성 박테리아가 이에 속한다.
② 종속영양성 광합성 생물(photoheteyotrophs) : 태양광선을 에너지원으로, 유기물질을 탄소원으로 이용하는 생물로서 남색 및 녹색 박테리아(purple and green bacteria) 등이 있다.
③ 독립영양성 화학합성생물(chemoautotrophs, chemolitohtrophs) : CO₂를 탄소원으로 사용하고, 화학반응으로부터 특히 무기질의 산화로 에너지를 얻는 미생물로서 수소박테리아, 무색 유황박테리아, 철박테리아, 질산화박테리아(nitrifying bacteria)등이 있다.
④ 종속영양성 화학합성생물(chemoheterotrophs) : 유기물질을 탄소원으로, 화학반응에서 얻는 에너지를 이용하는 생물들로 동물, 대부분의 세균, 곰팡이, 원생동물이 이에 속한다.
