營養物質是生命活動的基礎，微生物通過代謝與外界環境進行物質與能量交換，從環境中獲得各種物質以合成細胞物質，提供生命活動所需的能量及在新陳代謝中起調節作用。營養過程是微生物生命活動的重要特征。
根據能源、碳源及氫供體性質的不同，一般可以將微生物營養類型分為以下四種：
（1）光能自養型或稱光能無機自養型
以CO2作為唯一或主要碳源，以光為生活所需的能源，能以無機物（如硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無機硫化物）作供氫體，使CO2還原成細胞的有機物。一般氫供體與其碳源的性質是一致的。該類型的代表是高等植物、藻類和少量細菌。
（2）光能異養型
利用光為能源，利用有機物為供氫體，不能以CO2作為主要或唯一的碳源，一般同時以CO2和簡單的有機物為碳源。如紅螺菌科的細菌。
（3）化能自養型
以CO2（或碳酸鹽）為碳源，以無機物氧化所產生的化學能為能源，可以在完全無機的條件下生長發育。以氫氣、硫化氫、二價鐵離子或亞硝酸鹽為電子供體，使CO2還原，如氫細菌、硫細菌、鐵細菌和硝化細菌。
（4）化能異養型
以有機化合物為碳源，以有機物氧化產生的化學能為能源。動物和大多數微生物（幾乎全部真菌、大多數細菌和放線菌）都屬於此類。絕大多數工業上應用的微生物都屬於化能異養型。
化能異養型又可以分為寄生和腐生兩種類型。①寄生型：寄居與另一生物體內或體表，從而攝取宿主細胞的營養以維持生命的現象。②腐生型：通過分解已死的生物或其他有機物，以維持自身正常生活的生活方式。實際上還存在既寄生又腐生的中間類型，可稱為兼性寄生或兼性腐生。
微生物營養類型的一般以最簡單的營養條件來區分。當微生物兼有兩種營養類型時，光能先於化能，自養先於寄養，並通過添加“專性”或 “兼性”來描述營養可變性。比如，氫單胞菌為“兼性化能自養型”，紅螺菌為“兼性光能異養型”。
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