一、影響細菌生長的環境因素
營養物質、能量和適宜的環境是細菌生長繁殖的*條件。
營養物質 充足的營養物質可以為細菌的新陳代謝及生長繁殖提供必要的原料和充足的能量。
氫離子濃度（pH） 每種細菌都有一個可生長的pH范圍， 以及zui適生長pH。多數病原菌zui適pH為7.2～7.6，在宿主體內極易生存；個別細菌如霍亂弧菌在pH8.4～9.2生長，結核分枝桿菌生長的zui適pH為6.5～6.8。細菌通過細胞膜的質子轉運系統調節細胞內的pH。
溫度 各類細菌對溫度的要求不一。藉此分為嗜冷菌，其生長范圍-5℃～30℃，zui適生長為10℃～20℃；嗜溫菌，生長范圍10℃～45℃，zui適20℃～40℃；嗜熱菌，生長范圍25℃～95℃，zui適50℃～60℃。病原菌在長期進化過程中適應人體環境，均為嗜溫菌，zui適生長溫度為人的體溫，即37℃。細菌與動物或植物一樣，當突然暴露于高出適宜生長溫度的環境下，可暫時性合成熱休克蛋白（heat-shock proteins，Hsp）。這些蛋白質具有耐熱性，因而對菌細胞內的熱敏感蛋白質起到穩定作用。
根據細菌代謝時對分子氧的需要與否，可以分四類。
1．專性需氧菌（obligate aerobe） 具有完善的呼吸酶系統，需要分子氧作為受氫體來完成需氧呼吸，僅能在有氧環境下生長。如結核分枝桿菌、霍亂弧菌。
2．微需氧菌（microaerophilic bacterium） 在低氧壓（～5%）下生長，氧濃度＞10%對其有抑制作用。如空腸彎曲菌、幽門螺桿菌。
3．兼性厭氧菌（facultative anaerobe） 兼有需氧呼吸和無氧發酵兩種功能，不論在有氧或無氧環境中都能生長，但以有氧時生長較好。大多數病原菌屬于此。
4．專性厭氧菌（obligate anaerobe） 缺乏完善的呼吸酶系統，利用氧以外的其他物質作為受氫體，只能在無氧環境中進行發酵。有游離氧存在時，不但不能利用分子氧，而且還能受其毒害，甚至死亡。如破傷風梭菌、脆弱擬桿菌。
專性厭氧菌在有氧環境中不能生長，可能由于下述原因：
（1）缺乏氧化還原電勢（Eh）高的呼吸酶：各種物質均有其固有的Eh。在氧化還原過程中，Eh高的物質可氧化Eh低的物質，反之不能。人組織的Eh約為150mV，普通培養基在有氧環境中Eh可達300mV左右，因此細菌必須具有Eh比它們更高的呼吸酶，如細胞色素和細胞色素氧化酶，才能氧化環境中的營養物質。專性厭氧菌缺乏這類高Eh呼吸酶，只能在120mV以下的Eh時生長，有氧時Eh 高于此值，故不能生長。
（2）缺乏分解有毒氧基團的酶：細菌在有氧環境中代謝時，常產生具有強烈殺菌作用的超氧陰離子（O2-）和過氧化氫（H2O2）。需氧菌有超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和觸酶（catalase），前者將超氧陰離子還原成過氧化氫，后者將過氧化氫分解為水和分子氧。有的細菌不產生觸酶，而是產生過氧化物酶（peroxidase），將H2O2還原成無毒的水分子。
專性厭氧菌缺乏這三種酶，故在有氧時受到有毒氧基團的影響而不能生長繁殖。
滲透壓 一般培養基的鹽濃度和滲透壓對大多數細菌是安全的，少數細菌如嗜鹽菌（halophilic bacterium）需要在高濃度（3%）的NaCl環境中生長良好。細菌通過補償K+主動轉運和帶有正電荷的有機多胺（丁二胺）的補償性分泌來調節細胞內的滲透壓和離子強度。因此，細菌可以耐受外部較大范圍的滲透壓和離子強度的變化。
二、細菌的生長與繁殖
細菌個體的生長繁殖 細菌一般以簡單的二分裂方式（binary fission）進行無性繁殖。在適宜條件下，多數細菌繁殖速度很快。細菌分裂數量倍增所需要的時間稱為代時（generation time），多數細菌為20～30分鐘。個別細菌繁殖速度較慢，如結核分枝桿菌的代時達18～20小時。
細菌分裂時菌體首先增大，染色體復制。革蘭陽性菌的染色體與中介體相連，當染色體復制時，中介體一分為二，各向兩端移動，分別將復制好的一條染色體拉向細胞的一側。接著染色體中部的細胞膜向內陷入，形成橫隔。同時細胞壁亦向內生長，zui后肽聚糖水解酶使細胞壁肽聚糖的共價鍵斷裂，分裂成為兩個菌細胞。革蘭陰性菌無中介體，染色體直接連接在細胞膜上。復制產生的新染色體則附著在鄰近的一點上，在兩點間形成的新細胞膜將各自的染色體分隔在兩側。zui后細胞壁沿橫隔內陷，整個細胞分裂成兩個子代細菌。
細菌群體的生長繁殖 細菌生長速度很快，一般細菌約20分鐘分裂一次。若按此速度計算，一個細菌經7小時可繁殖到約200萬個，10小時后可達10億以上，細菌群體將龐大到難以想象的程度。但事實上由于細菌繁殖中營養物質的逐漸耗竭，有害代謝產物的逐漸積累，細菌不可能始終保持高速度的無限繁殖。經過一段時間后，細菌繁殖速度漸減，死亡菌數增多，活菌增長率隨之下降并趨于停滯。
將一定數量的細菌接種于適宜的液體培養基中，連續定時取樣檢查活菌數，可發現其生長過程的規律性。以培養時間為橫坐標，培養物中活菌數的對數為縱坐標，可繪制出一條生長曲線（growth curve）（圖2-1）。

圖2-1 大腸埃希菌的生長曲線
根據細菌濃度，生長曲線可分為六期，即A～F，其中較重要的四個期分述如下。
1．遲緩期（A） 細菌進入新環境后的短暫適應階段。該期菌體增大，代謝活躍，為細菌的分裂繁殖合成并積累充足的酶、輔酶和中間代謝產物；但分裂遲緩，繁殖極少。遲緩期長短不一，按菌種、接種菌的菌齡和菌量，以及營養物等不同而異，一般為1～ 4小時。
2．對數期（C） 又稱指數期（exponential phase）。細菌在該期處于穩定狀況， 生長迅速，活菌數以恒定的幾何級數增長，生長曲線圖上細菌數的對數呈直線上升，達到狀態。此期細菌的形態、染色性、生理活性等都較典型，對外界環境因素的作用敏感。因此，研究細菌的生物學性狀（形態染色、生化反應、藥物敏感試驗等）應選用該期的細菌。一般細菌對數期在培養后的8～18小時。
3．zui大穩定期（E） 由于培養基中營養物質消耗，有害代謝產物積聚，該期細菌繁殖速度漸減，死亡數緩慢增加，生長分裂和死亡的菌細胞數處于平衡狀態。需氧菌限制其生長的因素通常是氧，當細菌濃度超出1×107/ml，生長速率就會下降；達到4～5×109／ml時，即使振蕩培養，氧擴散的速度也難以滿足細菌生長的要求。該期細菌形態、染色性和生理性狀常有改變。一些細菌的芽胞、外毒素和抗生素等代謝產物大多在zui大穩定期產生。
4．衰亡期（F） zui大穩定期后細菌繁殖越來越慢，死亡數越來越多，并超過活菌數。該期細菌形態顯著改變，出現衰退型或菌體自溶，難以辨認，生理代謝活動也趨于停滯。因此，陳舊培養的細菌難以鑒定。
細菌生長曲線只有在體外人工培養的條件下才能觀察到。在自然界或人類、動物體內繁殖時，受多種環境因素和機體免疫因素的多方面影響，不可能出現在培養基中的那種典型的生長曲線。
細菌的生長曲線在研究工作和生產實踐中都有指導意義。掌握細菌生長規律，可以人為地改變培養條件，調整細菌的生長繁殖階段，更為有效地利用對人類有益的細菌。