细菌虽是单细胞生物，但具有独立完成生命活动的能力；而且细菌具有表面积大，摄取营养快、代谢旺盛、繁殖迅速等特点，可不断从周围环境中摄取营养物，获得能量，合成自身成分，同时又可产生在工农业生产和医学实践中具有重要意义的多种代谢产物。

一、细菌的营养物质

  细菌从周围环境中吸收的作为代谢活动所必需的有机或无机物，称为细菌的营养物质。细菌在生长繁殖时需要的营养物质有水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等。

  1．水  是所有活细菌不可缺少的成分，细菌营养的吸收、渗入渗出、分泌、排泄等均以水为媒介；其新陈代谢过程中的生化反应都必须在有水的条件下才能进行。水约占细菌重量的80%，菌体内的水一部分是游离水，另一部分是与菌体其他成分结合的结合水。

  2．碳源    各种无机或有机的含碳化合物（如C02、碳酸盐、糖、脂肪等）都能被细菌吸收利用，作为合成菌体结构成分所必需的原料，同时也是细菌代谢的主要能量来源。致病菌所需的碳源主要是葡萄糖、麦芽糖、甘油等。

  3．氮源  致病菌主要是利用有机氮化物如氨基酸、蛋白胨作为氮源，少数细菌（如固氮菌）能以空气中的游离氮或无机氮如硝酸盐、铵盐等为氮源。摄取氮源主要用于合成菌体的蛋白质、酶、核酸等。

  4．无机盐类  细菌生长繁殖需要钾、钠、钙、镁、硫、磷、铁等无机盐，其主要作用是构成菌体‘成分，调节菌体内外渗入渗出压，激活或构成细菌的酶，某些元素与细菌致病因子的产生有关，如白喉毒素的产生受培养基中铁含量的影响。

  5．生长因子  生长因子是指某些细菌在其生长过程中还必需一些自身不能合成的物质。主要是硫胺素、核黄素、生物素、泛酸、某些氨基酸、胆碱、嘌呤、嘧啶等，这些物质主要是作为某些辅酶或辅基的组分。还有少数细菌如流感杆菌需要V、X因子，V因子是辅酶I或辅酶Ⅱ，是脱氢酶的辅酶；  X因子是细胞色素和过氧化氢酶的辅基。

  二、细菌的生长繁殖

（一）细菌生长繁殖的条件

  1．充足的营养物质  即首先必须保证有充足的营养物质，供细菌生长繁殖、代谢所需要。

  2．适宜的酸碱度  大多数致病菌生长繁殖时所需的最适pH为7.2-7.6，个别细菌如结核杆菌在pH6.5～6.8时生长最好。

  3．合适的温度  致病菌为嗜温菌，大多数致病菌生长繁殖时的最适温度为37℃，个别细菌如鼠疫杆菌在28-30℃的条件下培养较好。

  4．必要的气体环境  致病菌生长繁殖时需要的气体主要是氧和二氧化碳。根据细菌对氧的需要情况，可将细菌分为：①专性需氧菌，如结核杆菌、绿脓杆菌等必须在有氧的条件下才能生长。②专性厌氧菌，如破伤风杆菌、肉毒梭菌等必须在无氧的条件下方可生长。③兼性厌氧菌，如大多数致病菌在有氧、无氧的条件下均能生长。④微需氧菌，如空肠弯曲菌在低氧压下才能良好生长。

  大多数细菌在代谢中自身产生的二氧化碳即可知足需要，而个别的细菌如脑膜炎球菌、淋球菌、布氏杆菌等，在初次人工培养时需要提供5%-10%的二氧化碳才能较好地生长。

  （二）细菌繁殖的方式和速度

  细菌的繁殖方式是二分裂的无性繁殖。细菌的繁殖速度很快，细菌繁殖一代所需要的时间随细菌种类不同而异，同时又受环境条件的影响。在上述各种条件知足时，一般细菌如大肠杆菌繁殖一代用时20～30min；个别细菌如结核杆菌分裂较慢，繁殖一代用时为18-20h。

  （三）细菌群体生长繁殖的规律

  细菌繁殖速度很快，数量增加快得惊人，在最佳条件下，大肠杆菌20min即繁殖一代，若以此计算，一个细菌10h后可增殖到10亿个细菌以上。在自然界中因受到多种因素的影响，细菌的繁殖速度远没有这么快。在培养基中其营养物质是有限的，细菌连续繁殖一定时间后，细菌群体将大量堆积，由于营养物的消耗、代谢废物的积聚以及声的改变等，使细菌的繁殖速度随着时间的延长而逐渐减慢直至停止。所以人工培养细菌时，其繁殖不可能始终保持很快的速度，而有其一定的繁殖规律。细菌群体生长繁殖的规律，大致分为四个时期：①迟缓期：为最初培养的1—4h。将细菌接种于培养基后，细菌对新环境的适应过程。此期菌体增大，代谢活跃，为细菌的分裂增殖准备（包括合成与储备）充足的酶和能量等。②对数期：此期细菌以恒定的几何级数极快增长，活菌数目呈对数直线上升。可持续儿小时至数天不等，一般细菌为10h左右。此期细菌的形态、大小、染色性、生物活性等性状典型，而且此期细菌对抗生素最敏感。研究细菌的性状最好选用此期的细菌（约在培养8～18h的细菌）。③不乱期：此期由于培养基中营养物质消耗，毒性产物积聚及p H-F降等，使细菌繁殖速度在对数期后渐趋下降，繁殖数与死亡数大致平衡，活菌数保持相对不乱处于平坦阶段。此期细菌的性状可发生改变，如G+菌的革兰染色反应有时可变为阴性。细菌的外毒素、内毒素、抗生素以及芽孢等多在此期形成。④衰亡期：是不乱期继续发展，细菌繁殖越来越慢，死亡越来越多，活菌数急剧减少，死菌数迅速超过活菌数。此期细菌形态显著改变，菌体变长、肿胀或扭曲，甚至菌体自溶，不易辨认。故此期或陈旧培养的细菌难以鉴定。