Oksijen (O₂): Mikroorganizmalar oksijene olan gereksinme durumlarına göre, aerobik, fakültatif, mikroaerofilik, aerotolerant ve anaerobik olmak üzere 5 bölüme ayrılırlar. Aerobiklerin, üremeleri için havada bulunan oksijene (moleküler O₂) gerek vardır. (B. anthracis, B. subtilis, P. multocidae, M. tuberculosis, vs.). Bunlar oksijensiz ortamlarda gelişmezler veya üremeleri çok zayıf olur. Fakültatif mikroorganizmalar, kendilerinde bulunan özel enzimatik yapı nedeniyle, hem aerobik ve hem de anaerobik koşullarda gelişebilir ve üreyebilirler (enterobakteriler gibi). Mikroaerofiliklerin üremesi için ortamdaki oksijenin azaltılması gereklidir. Laboratuvarlarda bu amaç için %5-10 CO₂ kullanılır. B. abortus ve C. fetus 'un ilk izolasyonları için ekilmiş besi yerlerinin konulduğu etüv veya kavanozun havasına %10 CO₂ ilave edilir. Anaerobik mikroplar, oksijenin toksik etkisi nedeniyle oksijeni çıkarılmış besi yerlerinde veya oksijen bulunmayan yerlerde gelişebilirler (klostridiumlar, S. necrophorus, vs.). Besiyerinin yüzeyi hava ile temas ettiği için, oksijen buradan içeri diffusyonla girerek erir ve üst kısımları, dip kısımlara oranla oksijenden zengin hale gelir. Bu nedenle de, sıvı besi yerlerinin yüzeyi, diplerinden, daha fazla oksijene sahiptir. Aerobik mikroorganizmaların sıvı kültürün her tarafında aynı tarzda ve iyi üremesi için, besi yerinin belli aralıklarla hafifçe çalkalanması (aerasyon) gereklidir. Bu işlem, ya elle veya otomatik aletler yardımı ile sağlanır. Katı ortamlarda üreyen mikroorganizmalar, havadaki, oksijenden yararlanırlar.

Karbondioksit (CO₂): Mikroorganizmaların çoğu, havada bulunan kadar, karbondioksite gereksinme duyarlar ve fazlası genellikle gelişme ve üreme üzerine olumsuz etkide bulunur. Ancak, bazı mikroorganizmalar, oksijenin az, buna karşılık karbondioksitin, normal havadakinden fazla olması durumlarında izole edilebilmektedirler (PPLO, brusella, vibriola vs.) Bunlar, ilk ayrılmalarından sonra, normal laboratuar koşullarında (aerobik) üreyebilmektedirler.

Karbon (C): Karbon, bakterilerde bulunan mikro-ve makro-moleküllerin yapısına girdiğinden ihtiyaç duyulan önemli bir maddedir. Ototrof mikroorganizmalar karbon kaynağı için, inorganik bileşiklerden ve heterotroflar da organik bileşiklerden yararlanırlar. Gerek inorganik ve gerekse organik karbonlu bileşiklerin ayrışmasından kendilerine lüzumlu olan enerjiyi de sağlarlar. Bazı mikroplar da, enzim yetersizliği veya kendilerindeki mutasyonlar sonu, ortamdaki karbonlu bileşiklerden yararlanamazlar ve bunu ancak özel kaynaklardan sağlarlar (paratroflar).

Nitrogen (N): Nitrogen, bakterilerdeki çeşitli moleküllerin yapısına girmesi yanı sıra, aynı zamanda enzimler, üretme faktörleri, nukleik asitlerdeki pürin ve pirimidin bazlarında da bulunurlar. Bu nedenle çok önemli bir elementtir ve bakteriler bunu çeşitli kaynaklardan temin ederler (amonyum tuzları, organik asitler, amino asitler, vs.). Bakterilerin nitrogene olan gereksinmeleri genellikle değişiklik gösterir. Bazı mikroorganizmalar, havadaki gaz halinde bulunan nitrogeni fikse ederek bundan organik moleküller yapabilmektedirler. (Azotobakterler, Rhizobium türleri, vs.). Nitrat ve nitritler de nitrogen kaynağı olarak kullanılan maddeler arasındadır. Besi yerlerinde inorganik nitrogenin kullanılması pH üzerine etkili olabilir. Nitratlar ayrışınca pH, genellikle yükselir.

Su (H₂O): Bakteri metabolizması ve hücrelerin gelişmesi su ile çok yakından ilişkilidir. Su olmayan veya yeterince bulunmayan ortamlarda, gıda alışverişi, bakteri içinde sentezlenen enzimlerin ve oluşan metabolitlerin dışarı çıkması güçleşir ve hatta durabilir. Bu durum da bakterinin ölümüne neden teşkil edebilir. Katı ortamlarda bulunan gıdanın koloni içinde bulunan mikroplara ulaşması difuzyonla olur. Bu gıda girişi de su ile mümkün olduğundan, suyun beslenmedeki önemi belirgin olarak ortaya çıkar. Bu nedenle, suyu fazla ve yarı katı olan ortamlar, suyu az olanlardan daha çok geliştirme özelliğine sahiptirler. Sıvı besi yerleri de bu bakımdan katı besi yerlerinden daha iyidir. Bakterilerin kurumaları sonu, içlerindeki suyun azalması da aynı şekilde beslenme üzerine etkilidir. Bakteri hücresi içindeki suyun düzeyi dış ortamla yakından ilişkilidir. Bakteri yapısında %70-90 kadar su bulunur ve bu miktarın sabit tutulması ve devam ettirilmesi gereklidir. Bakteri içinden fazla suyun çıkması bazı hallerde ölmelerine sebep olur. Bakterilerin kuruluğa dayanıklılığı türler arasında değişiklikler gösterir. Bazıları çok kısa zamanda ölebilir (spiroketler, streptokoklar, meningokoklar, vs.). Bazıları daha dayanıklıdır (E. coli, P. vulgaris, B. anthracis, vs.). Sporlarda su oranı %5-20 kadardır.

Diğer elementler: Mikroorganizmalardaki mikro ve makro moleküllerin yapısına giren veya metabolik faaliyetlere katılan inorganik elementler, mikroplar arasında oldukça farklıdır. En çok gereksinme duyulan, fosfor (P), potasyum (K), magnezyum (Mg), kükürt (S) ve kalsiyum (Ca)'dur. Daha az olarak da demir (Fe), manganez (Mn), bakır (Cu), kobalt (Co), çinko (Zn), molibdene (Mo) ihtiyaç gösterirler (iz elementler). Ancak, bu elementlere olan lüzum bakteriler yönünden kesin limitlerle ayrılmış değildir. Çok ihtiyaç duyulan maddeler genellikle bakteri yapısına fazla giren ve bulunan maddelerdir. İz elementler ise, enzimler için birer kofaktör olup enzim aktivitesi için gereklidir. Mineral madde noksanlığı veya azlığı bakterilerin üremeleri ve gelişmesi üzerine olumsuz yönde etkiler.

Besi yerlerine inorganik fosfatlar halinde katılan fosforun, bu ortamlarda oluşturduğu buffer etki ve ayrıca metabolizma için önemli olması gibi nedenlerle bakteriler tarafından çok ihtiyaç duyulur. Enerji isteyen sentez olayları için, enerjice zengin bağlar taşıyan fosfat moleküllerinden (ADP, ATP) yararlanılır. Nukleik asitlerin ve koenzimlerin yapısında da fosfat grupları bulunur (NAD, NADP). Hücrelerde enzimlerin aktivasyonu, osmotik basıncın ve elektriksel potansiyelin devam ettirilebilmesi için potasyum gereklidir. Kükürt organik bileşiklerin (sistin, sitein, metionin, vs.) yapısında bulunması ile önem kazanmaktadır. Ayrıca, sülfür ihtiva eden önemli moleküllerin (biotin, tiamin) sentezlerinde de prekürsör olarak iş görür. Magnezyuma birçok enzimlerin aktivasyonunda ve hücre duvarı metabolizmasında gereksinme duyulur. Kalsiyum, enzimlerin stabilitesi ve sporulasyon için gereklidir. Bazı moleküllerin yapısında bulunmasına karşın, sodyuma pek fazla ihtiyaç duyulmaz. İz elementlerden, demir, elektron transport mekanizması ve sitokrom sentezi için önemlidir. Bakteri toksinlerinin (difteri toksini) sentezinde görevi olan demir, purpul sülfür bakterilerin pigmentinde (bakterioklorofil) ve S. marcescens 'in prodigiosin 'inde de vardır. Nitratların redüksiyonu ve melanin sentezi için bakıra ihtiyaç duyulur. Kobalt, Vt. B 12'nin yapısı, manganez ve molibdan nitrat redüksiyonları için ve molibden ayrıca nitrogen fikzasyonu için gereklidir. Çinko, alkol dehidrogenase aktivitesinde ve sitokrom-c'nin sentezinde görev yapar.