Los microorganismos son similares a los organismos más complejos en que necesitan una variedad de materiales de su entorno para funcionar y lograr dos objetivos principales: suministrar suficiente energía para gestionar sus procesos y extraer los componentes básicos para repararse a sí mismos o procrear. Además de lo que ingieren, los microorganismos también prosperan en entornos particulares. Estos ambientes varían tanto como los organismos mismos, e incluso la cantidad y distribución de elementos en cualquier ambiente particular puede ser muy importante. Los científicos usan esta información para cultivar microorganismos en laboratorios para experimentación.
Nutrientes
Todos los microorganismos necesitan alimento. Las fuentes de alimentos pueden variar, pero los organismos extraen principalmente carbono y nitrógeno de sustancias como proteínas, grasas y carbohidratos. Algunos microorganismos buscan y absorben tales partículas. Otros pueden realizar reacciones químicas con elementos circundantes como el dióxido de carbono para obtener lo que necesitan, mientras que otros pueden producir sus propios azúcares simples a través de la fotosíntesis similar a plantas. El nitrógeno, que se utiliza para sintetizar proteínas, se puede extraer de la atmósfera circundante o de otra materia orgánica.
Temperatura
En general, cuanto más alta es la temperatura, más fácilmente pueden crecer los microorganismos hasta cierto punto. Las temperaturas muy altas y muy bajas obstruyen los procesos enzimáticos de los que dependen los microorganismos para sobrevivir, pero las especies individuales de microorganismos han crecido para preferir diferentes niveles de temperatura. Los científicos suelen dividirlos en tres grupos diferentes: psicrófilos, mesófilos y termófilos. Los psicrófilos prefieren temperaturas de 0 a 5 grados Celsius; a los mesófilos les gusta en el medio, 20-45 grados Celsius; ya los termófilos les gusta el calor, que prosperan en temperaturas de alrededor de 55 grados o más.
Niveles de pH
Los microorganismos también prefieren un cierto nivel de pH en la sustancia o el entorno en el que crecen, es decir, prefieren tener cualidades ácidas particulares en su entorno. La mayoría de los microorganismos, incluidos la mayoría de los patógenos humanos, son neutrifilos, organismos que prefieren un nivel de pH neutro. A algunos les gustan los niveles altos de pH, pero la mayoría de las veces, si las condiciones son demasiado ácidas, las enzimas del organismo se descomponen.
Humedad
El libre flujo de agua es vital para los microorganismos para que sus células intercambien materiales y para sus procesos metabólicos. Todos los microorganismos requieren cierto nivel de agua, pero unos pocos pueden sobrevivir en condiciones de poca humedad conservando toda el agua que encuentran y permaneciendo en un ambiente rico en humedad. Sin embargo, como regla general, cuanta más humedad, más microorganismos se encontrarán.
Elementos presentes
Además del agua, los microorganismos generalmente requieren la presencia de ciertos elementos en el aire, gases que absorben para producir los nutrientes necesarios. El nitrógeno es un elemento necesario, al igual que el oxígeno. Hay muchos microorganismos que requieren un entorno rico en oxígeno para sobrevivir, pero otros realmente prosperan en entornos con poco oxígeno. Entre estos dos extremos hay una amplia variedad que puede preferir más o menos oxígeno y que podrá florecer igualmente sin importar la cantidad de oxígeno presente.