Mikroorganizmy są podobne do bardziej złożonych organizmów, ponieważ potrzebują różnych materiałów ze swojego środowiska, aby funkcjonować i osiągnąć dwa podstawowe cele – dostarczyć wystarczającą ilość energii do zarządzania procesami i wydobyć elementy budulcowe, aby się naprawić lub płodzić. Oprócz tego, co przyswajają, mikroorganizmy rozwijają się również w określonych środowiskach. Środowiska te różnią się tak bardzo, jak same organizmy, a nawet ilość i rozmieszczenie pierwiastków w danym środowisku może być bardzo ważne. Naukowcy wykorzystują te informacje do hodowli mikroorganizmów w laboratoriach do eksperymentów.
Składniki odżywcze
Wszystkie mikroorganizmy potrzebują pożywienia. Źródła pokarmu mogą się różnić, ale organizmy przede wszystkim pozyskują węgiel i azot z substancji takich jak białka, tłuszcze i węglowodany. Niektóre mikroorganizmy wyszukują i absorbują takie cząsteczki. Inni mogą przeprowadzać reakcje chemiczne z otaczającymi pierwiastkami, takimi jak dwutlenek węgla, aby uzyskać to, co potrzebują, podczas gdy jeszcze inni mogą wytwarzać własne cukry proste poprzez fotosyntezę podobną do rośliny. Azot, który służy do syntezy białek, może być pobierany z otaczającej atmosfery lub z innej materii organicznej.
Temperatura
Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa temperatura, tym łatwiej mikroorganizmy mogą do pewnego stopnia rozwinąć się. Zarówno bardzo wysokie, jak i bardzo niskie temperatury utrudniają procesy enzymatyczne, od których zależne są mikroorganizmy przetrwać, ale poszczególne gatunki mikroorganizmów urosły, aby preferować różne poziomy temperatura. Naukowcy zwykle dzielą je na trzy różne grupy: psychrofile, mezofile i termofile. Psychrofile preferują temperatury od 0 do 5 stopni Celsjusza; mezofile lubią to w środku, 20-45 stopni Celsjusza; a termofile lubią gorąco, prosperując w temperaturach około 55 stopni lub powyżej.
Poziomy pH
Mikroorganizmy również preferują określony poziom pH w substancji lub środowisku, w którym rosną, to znaczy wolą mieć szczególne właściwości kwasowe w swoim otoczeniu. Większość mikroorganizmów, w tym większość ludzkich patogenów, to neutryfile, organizmy preferujące neutralny poziom pH. Niektórzy lubią wysokie pH, ale najczęściej, jeśli warunki są zbyt kwaśne, to enzymy organizmu ulegają rozpadowi.
Wilgoć
Swobodny przepływ wody jest niezbędny mikroorganizmom do wymiany materiałów i procesów metabolicznych w komórkach. Wszystkie mikroorganizmy wymagają pewnego poziomu wody, ale niektóre mogą przetrwać w warunkach niskiej wilgotności, zachowując całą znajdującą wodę i pozostając w środowisku bogatym w wilgoć. Z reguły jednak im więcej wilgoci, tym więcej mikroorganizmów się tam znajdzie.
Elementy obecne
Oprócz wody mikroorganizmy zwykle wymagają obecności w powietrzu pewnych pierwiastków – gazów, które absorbują, aby wyprodukować potrzebne składniki odżywcze. Azot jest niezbędnym pierwiastkiem, podobnie jak tlen. Istnieje wiele mikroorganizmów, które do przetrwania wymagają środowiska bogatego w tlen, ale inne w rzeczywistości rozwijają się w otoczeniu o niskiej zawartości tlenu. Pomiędzy tymi dwoma skrajnościami znajduje się szeroka gama, która może preferować mniej lub więcej tlenu i która będzie w stanie rozwijać się tak samo bez względu na to, ile tlenu jest obecne.