1. Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh
Vi sinh vật thường được đo kích thước bằng đơn vị micromet (1mm= 1/1000mm hay 1/1000 000m). virus được đo kích thước đơn vị bằng nanomet (1nn=1/1000 000mm hay 1/1000 000 000m).
Kích thước càng bé thì diện tích bề mặt của vi sinh vật trong 1 đơn vị thể tích càng lớn. Chẳng hạn đường kính của 1 cầu khuẩn (Coccus) chỉ có 1mm, nhưng nếu xếp đầy chúng thành 1 khối lập nhưng có thể lích là 1cm3 thì chúng có diện tích bề mặt rộng tới ....6 m2 !
2. Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh
Tuy vi sinh vật có kích thước rất nhỏ bé nhưng
chúng lại có năng lực hấp thu và chuyển hoá vượt xa các sinh vật khác. Chẳng
hạn 1 vi khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải
được một lượng đường lactose lớn hơn 100-10 000 lần so với khối lượng của
chúng. Tốc độ tổng hợp protein của nấm men cao gấp 1000 lần so với đậu tương và
gấp 100 000 lần so với trâu bò.
3. Sinh trưởng nhanh, phát triển
mạnh
Chẳng hạn, 1 trực khuẩn đại tràng (Escherichia
coli) trong các điều kiện thích hợp chỉ sau 12-20 phút lại phân cắt một lần.
Nếu lấy thời gian thế hệ là 20 phút thì mỗi giờ phân cắt 3 làn, sau 24 giờ phân
cắt 72 lần và tạo ra 4 722 366 500 000 000 000 000 000 tế bào (4 722 366. 1017),
tương đương với 1 khối lượng .... 4722 tấn.
Tất nhiên trong tự nhiên không có được các
điều kiện tối ưu như vậy (vì thiếu thức ăn, thiếu oxy, dư thừa các sản phẩm
trao đổi chất có hại...). Trong nồi lên men với các điều kiện nuôi cấy thích
hợp từ 1 tế bào có thể tạo ra sau 24 giờ khoảng 100 000 000- 1 000 000 000 tế
bào.
Thời gian thế hệ của nấm men dài hơn, ví dụ
với men rượu (Saccharomyces cerevisiae) là 120 phút.
Với nhiều vi sinh vật khác còn dài hơn nữa, ví
dụ với tảo Tiểu cầu (Chlorella) là 7 giờ, với vi khuẩn lam Nostoc là
23 giờ...
Có thể nói không có sinh vật nào có tốc độ
sinh sôi nảy nở nhanh như vi sinh vật.
4. Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng
phát sinh biến dị
Trong quá trình tiến hoá lâu dài vi sinh vật
đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao đổi chất để thích ứng được với những
điều kiện sống rất khác nhau, kể cả những điều kiện hết sức bất lợi mà các sinh
vật khác thường không thể tồn tại được. Có vi sinh vật sống được ở môi trường nóng đến
1300C, lạnh đến 0-50C, mặn đến nồng độ 32% muối ăn, ngọt
đến nồng độ mật ong, pH thấp đến 0,5 hoặc cao đến 10,7, áp suất cao đến trên
1103 at. hay có độ phóng xạ cao đến 750 000 rad. Nhiều vi sinh vật có thể phát
triển tốt trong điều kiện tuyệt đối kỵ khí, có loài nấm sợi có thể phát triển
dày đặc trong bể ngâm tử thi với nồng độ Formol rất cao...
Vi sinh vật đa số là đơn bào, đơn bội, sinh
sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống ....
do đó rất dễ dàng phát sinh biến dị. Tần số biến dị thường ở mức 10-5-10-10.
Chỉ sau một thời gian ngắn đã có thể tạo ra một số lượng rất lớn các cá thể
biến dị ở các thế hệ sau. Những biến dị có ích sẽ đưa lại hiệu quả rất lớn
trong sản xuất. Nếu như khi mới phát hiện ra penicillin hoạt tính chỉ đạt 20
đơn vị/mL dịch lên men (1943) thì nay đã có thể đạt trên 100 000 đơn vị/mL. Khi
mới phát hiện ra acid glutamic chỉ đạt 1-2g/l thì nay đã đạt đến 150g/mL dịch lên men
(VEDAN-Việt Nam).
5. Phân bố rộng, chủng loại nhiều
Vi sinh vật có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái
đất, trong không khí, trong đất, trên núi cao, dưới biển sâu, trên cơ thể,
người, động vật, thực vật, trong thực phẩm, trên mọi đồ vật...
Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc thực hiện
các vòng tuần hoàn sinh-địa-hoá học (biogeochemical cycles) như vòng tuần hoàn
C, vòng tuần hoàn n, vòng tuần hoàn P, vòng tuần hoàn S, vòng tuần hoàn Fe...
Trong nước vi sinh vật có nhiều ở vùng duyên
hải (littoral zone), vùng nước nông (limnetic zone) và ngay cả ở vùng nước sâu
(profundal zone), vùng đáy ao hồ (benthic zone).
Trong không khí thì càng lên cao số lượng vi
sinh vật càng ít. Số lượng vi sinh vật trong không khí ở các khu dân cư đông
đúc cao hơn rất nhiều so với không khí trên mặt biển và nhất là trong không khí
ở Bắc cực, Nam cực...
Hầu như không có hợp chất carbon nào (trừ kim
cương, đá graphít...) mà không là thức ăn của những nhóm vi sinh vật nào đó (kể
cả dầu mỏ, khí thiên nhiên, formol. dioxin...). Vi sinh vật có rất phong phú
các kiểu dinh dưỡng khác nhau :: quang tự dưỡng (photoautotrophy),
quang dị dưỡng (photoheterotrophy), hoá tự dưỡng (chemoautotrophy), hoá dị
dưỡng (chemoheterotrophy).tự dưỡng chất sinh trưởng (auxoautotroph), dị dưỡng
chất sinh trưởng (auxoheterotroph)...
