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En dehors de l’eau, les micro-organismes sont constitués principalement de molécules de taille importante (protéines, acides nucléiques, polysaccharides et lipides) : les polymères représentent plus de 95 % du poids sec de la cellule. Ces macromolécules résultent de l’assemblage de petites molécules solubles disponibles dans le cytoplasme (acides aminés, bases azotées, oses…). Les ions minéraux ne représentent que 1 % du poids sec de la cellule. Pour réaliser ces biosynthèses, un micro-organisme doit disposer des nutriments nécessaires et d’une source d’énergie utilisable.
1. Besoins nutritionnels
1.1. Besoins élémentaires
La matière sèche d’une bactérie telle qu’E. coli est composée de quelques macro-éléments : C, O, H, N, S, P, constituants des molécules organiques ; K, Ca, Na, Mg et Fe, à l’état de cations dans la cellule et ayant des rôles divers. Certains éléments ne sont retrouvés qu’à l’état de « traces » : Mn, Zn, Co, Ni, Cu, Mo… Ce sont des oligo-éléments (ou micro-éléments), nécessaires au métabolisme microbien, car ils interviennent en tant que cofacteur ou activateur de réactions enzymatiques. Les besoins élémentaires sont différents d’une espèce à une autre, en fonction du milieu de vie notamment.
1.1.1. Source de carbone
Les exigences nutritionnelles en carbone conduisent au classement des micro-organismes en deux grandes catégories : les autotrophes sont capables de se développer en milieu minéral (inorganique) en utilisant le dioxyde de carbone (CO2) ou les ions hydrogénocarbonates (HCO3-) comme seule source de carbone pour synthétiser leurs constituants carbonés ; les hétérotrophes, exigent des molécules organiques (sucres et dérivés, acides organiques, peptides et acides aminés…), pour leur croissance. Certains micro-organismes sont capables d’assimiler de nombreuses substances organiques différentes, tandis que d’autres ont des capacités métaboliques restreintes à quelques substrats (voir un