外界環(huán)境或培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)只有被微生物吸收到細胞內(nèi),才能被微生物逐步分解與利用.微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收是借助于細胞膜的半滲透特性及其結(jié)構(gòu)特點,以不同的方式來吸收營養(yǎng)物質(zhì)和水分的.但不同的物質(zhì)對細胞膜的滲透性不一樣,根據(jù)對細胞膜結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)傳遞的研究,目前一般認為營養(yǎng)物質(zhì)主要以單純擴散、促進擴散、主動運輸和基團轉(zhuǎn)位四種方式透過微生物細胞膜.
一、單純擴散
在微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式中,單純擴散是通過細胞膜進行內(nèi)外物質(zhì)交換最簡單的一種方式.營養(yǎng)微生物通過分子不規(guī)則運動通過細胞膜中的小孔進入細胞,其特點是物質(zhì)由高濃度的細胞外向低濃度的細胞內(nèi)擴散（濃度梯度）,這是一種單純的物理擴散作用.一旦細胞膜內(nèi)外的物質(zhì)濃度達到平衡（即濃度梯度消失）,簡單擴散也就達到動態(tài)平衡.但實際上,進入微生物細胞的物質(zhì)不斷地被生長代謝所利用,濃度不斷降低,細胞外的物質(zhì)不斷地進入細胞.這種擴散是非特異性的,沒有運載蛋白質(zhì)（滲透酶）的參與,也不與膜上的分子發(fā)生反應,本身的分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化.但膜上的小孔的大小和形狀對被擴散的營養(yǎng)物質(zhì)分子大小有一定的選擇性.由于單純擴散不需要能量的作用,因此,物質(zhì)不能進行逆濃度交換.單純擴散的物質(zhì)的主要方是一些小分子的物質(zhì),如水、一些氣體、有些無機離子及水溶性的小分子物質(zhì)（甘油、乙醇等）.
二、促進擴散
促進擴散也是一種物質(zhì)運輸方式,它與單純擴散的方式相類似,營養(yǎng)物質(zhì)在運輸過程中不需要能量,物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會發(fā)生變化,不能進行逆濃度運輸,運輸?shù)乃俾孰S著細胞內(nèi)外該物質(zhì)濃度差的縮小而降低,直至膜內(nèi)外的濃度差消失,從而達到動態(tài)平衡.所不同的是這種物質(zhì)運輸方式需要借助于細胞膜上的一種稱為滲透酶的特異性蛋白（運載營養(yǎng)物質(zhì)）參與物質(zhì)的運輸,這樣加速了營養(yǎng)物質(zhì)的透過程度,以滿足微生物細胞代謝的需要.而且每種滲透酶只運輸相應的物質(zhì),即對被運輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的專一性.促進擴散的運輸方式多見于真核微生物中,例如酵母菌運輸糖類就是通過這種方式,但在原核生物中卻少見.在厭氧微生物中,某些物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌是通過這種方式完成的.
三、主動運輸
如果微生物僅依靠單純擴散和促進擴散這兩種方式對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收只能從高濃度到低濃度的擴散,這樣微生物就不能吸收低于細胞內(nèi)濃度的外界營養(yǎng)物質(zhì),生長代謝就會受到限制.實際上微生物細胞中的有些物質(zhì)以高于細胞外的濃度在細胞內(nèi)積累.如大腸桿菌在生長期中,細胞中的鉀離子濃度比細胞外環(huán)境高許多倍.以乳糖為碳源的微生物,細胞內(nèi)的乳糖濃度比細胞外高于500倍.可見主動運輸?shù)奶攸c是營養(yǎng)物質(zhì)由低濃度向高濃度進行,是逆濃度梯度的.因此這種物質(zhì)的運輸過程不僅需要滲透酶,還需要代謝能量的參與.目前研究的比較深入的是大腸桿菌對乳糖的吸收,其細胞膜的滲透酶為β-半乳糖苷酶,它可以在細胞內(nèi)外特異性地與乳糖結(jié)合（在膜內(nèi)結(jié)合程度比膜外?。?在代謝能ATP的作用下,酶蛋白構(gòu)型發(fā)生變化而使乳糖達到膜內(nèi),并在膜內(nèi)降低其對乳糖的親和力而在膜內(nèi)釋放出來,從而實現(xiàn)乳糖由細胞外的低濃度向細胞內(nèi)的高濃度運輸
四、基團轉(zhuǎn)位
在微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收過程中,還有一種特殊的運輸方式中基團轉(zhuǎn)位,這種方式除了具有主動運輸?shù)奶攸c外,主要是被運輸?shù)奈镔|(zhì)改變的其本身的性質(zhì),有些化學基團被轉(zhuǎn)移到被運輸?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)上.如許多的糖及糖的衍生物在運輸中由細菌的磷酸酶系統(tǒng)催化,使其磷酸化,這樣磷酸基團被轉(zhuǎn)移到糖分子上,以磷酸糖的形式進入細胞.基團轉(zhuǎn)位可轉(zhuǎn)運葡萄糖、甘露糖、果糖、和β-半乳糖苷以及嘌呤、嘧淀、乙酸等,但不能運輸氨基酸.這個運輸系統(tǒng)主要存在于兼厭氧菌和厭氧菌中,也有研究表明,某些好氧菌,如枯草桿菌和巨大芽孢桿菌也利用磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)將葡萄糖運輸?shù)郊毎麅?nèi).