Vi sinh vật là những cơ thể nhỏ bé, chỉ nhìn rõ chúng dưới kính hiển vi.

Phần lớn vi sinh vật là cơ thể đơn bào nhân sơ hoặc nhân thực, một số là tập hợp đơn bào.

Vi sinh vật gồm nhiều nhóm phân loại khác nhau, chúng có đặc điểm chung là hấp thụ và chuyển hóa chất dinh dưỡng nhanh, sinh trưởng và sinh sản rất nhanh, phân bố rộng.

1. Các loại môi trường cơ bản

Vi sinh vật cần khoảng 10 nguyên tố với hàm lượng lớn để tổng hợp nên cacbohiđrat, lipit, prôtêin, axit nuclêic ...

Rất nhiều nguyên tố khác với hàm lượng ít nhưng lại cần thiết để hoạt hóa các enzim ... Trong tự nhiên, vi sinh vật có mặt ở khắp nơi, trong các môi trường và điều kiện sinh thái rất đa dạng.

Trong phòng thí nghiệm, căn cứ vào các chất dinh dưỡng, môi trường nuôi cấy vi sinh vật được chia làm ba loại cơ bản : môi trường dùng chất tự nhiên (gồm các chất tự nhiên), môi trường tổng hợp (gồm các chất đã biết thành phần hóa học và số lượng) và môi trường bán tổng hợp (gồm các chất tự nhiên và các chất hóa học).

Các môi trường nuôi cấy vi sinh vật có thể ở dạng đặc (có thạch) hoặc lỏng.

2. Các kiểu dinh dưỡng

Dựa vào nhu cầu của vi sinh vật về nguồn năng lượng và nguồn cacbon, người ta chia các hình thức dinh dưỡng thành 4 kiểu :

Trong môi trường có ôxi phân tử, một số vi sinh vật tiến hành hô hấp hiếu khí.

Còn khi môi trường không có ôxi phân tử, thì vi sinh vật tiến hành lên men hoặc hô hấp kị khí.

1. Hô hấp

Hô hấp là một hình thức hóa dị dưỡng các hợp chất cacbohiđrat.

a) Hô hấp hiếu khí

Hô hấp hiếu khí là quá trình ôxi hóa các phân tử hữu cơ, mà chất nhận electron cuối cùng là ôxi phân tử ở vi sinh vật nhân thực, chuỗi chuyền êlectron ở màng trong ti thể, còn ở vi sinh vật nhân sơ diễn ra ngay trên màng sinh chất.

Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải đường là CO₂ và H₂O.

Ở vi khuẩn, khi phân giải một phân tử glucôzơ tế bào tích lũy được 38 ATP, tức là chiếm 40% năng lượng của phân tử glucôzơ.

Có một số vi sinh vật hiếu khí, khi môi trường thiếu một số nguyên tố vi lượng làm rối loạn trao đổi chất ờ giai đoạn kế tiếp với chu trình Crep. Như vậy, loại vi sinh vật này thực hiện hô hấp không hoàn toàn.

b) Hô hấp kị khí

Hô hấp kị khí là quá trình phân giải cacbohiđrat để thu năng lượng cho tế bào, chất nhận êlectron cuối cùng của chuỗi chuyền electron là một phân tử vô cơ không phải là ôxi phân tử.

Ví dụ chất nhận electron cuối cùng là NO₃^-  trong hô hấp nitrat, là SO₄^2- trong hô hấp sunphat.

2. Lên men

Lên men là quá trình chuyển hóa kị khí diễn ra trong tế bào chất, trong đó, chất cho electron và chất nhận êlectron là các phân tử hữu cơ, ví dụ : lên men rượu, lên men lactic ...