細菌的生存和繁殖方式主要依賴於它們的代謝活動和快速的細胞分裂。以下是細菌如何生存與繁殖的基本過程：
一、 生存機制
1. 營養需求：
細菌需要基本的營養素來維持生存，包括碳源（如糖類）、氮源、礦物質（如磷和硫）、以及水分。這些營養素能為細菌提供生長所需的能量。
2. 適合的環境條件：
溫度、pH 值、氧氣等環境因素對細菌的生存至關重要。不同的細菌在不同的環境條件下有不同的生長需求，例如需氧菌需要氧氣，而厭氧菌則不需要甚至害怕氧氣。
3. 形成芽孢：
某些細菌（如枯草芽孢桿菌）在不利環境下會形成芽孢，這種結構非常堅韌，可以耐高溫、乾燥和化學物質，當環境恢復適合生長時，芽孢會轉變回活躍的細菌細胞。
二、 繁殖方式——二分裂
二分裂（Binary Fission）：細菌的主要繁殖方式是二分裂，這是一種無性繁殖方式。細菌細胞在適合的條件下，會不斷進行二分裂，一個細菌分裂成兩個完全相同的子細胞。繁殖的過程如下：
1. DNA複製：
細菌在分裂前會進行DNA複製，確保每個新細胞都有一份完整的遺傳物質。
2. 細胞膜和細胞壁增長：
隨著DNA複製完成，細胞開始增大，細胞膜和細胞壁在中間形成隔膜，逐漸將細菌分為兩個。
3. 分裂完成：
細胞膜完全分開後，形成兩個獨立的子細胞，每個細胞都擁有相同的遺傳信息。
三、 繁殖速度
在適宜的環境下，細菌的繁殖速度非常快。例如，大腸桿菌在理想條件下約每20分鐘就可以分裂一次。這意味著細菌數量可以在短時間內呈指數增長。
四、 生長曲線
細菌的生長過程一般分為以下四個階段：
1. 適應期（Lag Phase）：
細菌剛進入新環境，需要時間適應，因此繁殖速度較慢。
2. 指數增長期（Log Phase）：
細菌適應環境後開始快速繁殖，數量呈指數級增長。
3. 穩定期（Stationary Phase）：
營養物質逐漸消耗，廢物累積，細菌生長速度減慢，繁殖和死亡率趨於平衡。
4. 衰亡期（Death Phase）：
營養耗盡或有害物質過多，細菌逐漸死亡。
五、 基因變異與適應
細菌在繁殖過程中容易發生基因變異，這種變異有助於它們適應新環境或對抗不利條件（如抗生素）。通過基因突變或水平基因轉移（如接合、轉化、轉導），細菌可以迅速進化出新的特性，增強生存能力。
