1.細菌的鑒定和研究：對細菌進行鑒定，研究其形態、生理、抗原結構、致病性、遺傳與變異等生物學性狀，均需人工培養細菌才能實現。
2.細菌性疾病的診斷和治療：細菌感染引起的疾病，常須從患者體內分離出病原菌才能確診。同時對分離出的病原菌作藥物敏感試驗，幫助臨床選擇有效的藥物進行治療。
3.生物製品的製備：人工分離培養所得的純種細菌及其代謝產物，可製成疫苗、類毒素、診斷用標準菌液，或經類毒素、純種細菌免疫動物後製備抗毒素及診斷血清，用於傳染性疾病的診斷、預防與治療。
4.細菌毒力分析及細菌學指標的檢測：人工培養細菌後，再用免疫學和其他方法檢測細菌的毒力因子，並配合動物實驗來鑒定細菌的侵襲力和進行毒力分析；也可通過定量培養計數等，對飲水、食品等的微生物學衛生指標進行檢測。
（二）其他方麵的應用
1.在工農業生產中的應用：利用細菌的培養和發酵，可提純精製出抗生素、維生素、氨基酸、醇類、味精等產品，還可用於石油脫蠟、汙水處理、製造菌肥等。
2.在基因工程中的應用：由於細菌繁殖快，容易培養，故常用細菌作為基因受體細胞。如將人或動物細胞中編碼胰島素的基因重組到質粒上，再導入大腸埃希菌，就能從大腸埃希菌的培養液中獲得大量基因工程胰島素。基因工程製造幹擾素、乙型肝炎疫苗等都已成功。
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