Komórki bakteryjne mają 1-10µm długości. Wyróżniamy 3 podstawowe typy morfologiczne typy bakterii -cylindryczne, kuliste oraz spiralne. Bakterie są głównie jednokomórkowe, mogą jednak tworzyć kolonie. Ze względu na podobieństwo budowy, do klasyfikacji bakterii wykorzystuje się raczej podobieństwo fizjologiczne bądź biochemiczne, aniżeli morfologiczne.

Cylindryczne: pałeczki i laseczki

Kuliste: pojedyncze, dwoinki , paciorkowce, pakietowce, gronkowce

Spiralne: przecinkowce, śrubowce, krętki

Budowa komórki bakterii - cytoplazmatyczna błona komórkowa otoczona jest sztywną ścianą komórkową. Błona cytoplazmatyczna ma białkowo-lipidowy charakter, ale występuje inny skład lipidowy niż w komórkach eukariotycznych. Zwykle różnorodność fosfolipidów jest mniejsza, brak również cholesterolu. Ściana komórkowa zawiera kwas dwuaminopimelinowy a także pochodną glukozy kwas muraminowy; razem tworzą one tzw. peptydoglikan (mureina). To właśnie obecność peptydoglikanu sprawia, że w skutek barwienia metodą Grama bakterie gram + zabarwiają się na kolor ciemnofioletowy. Przestrzennie ścianę komórkową budują jednostki rozmieszczone w regularnym sześcio- lub pięciokątnym układzie. Często poza ścianą komórkową występuje otoczka śluzowa zbudowana najczęściej z wielocukrów z domieszką innych związków i pełniąca rolę ochronną. Bakterie z otoczkami często są bardziej oporne na antybiotyki oraz bardziej zjadliwe. W cytoplazmie, która jest stosunkowo gęsta i znajduje się glikogen, białka i tłuszcze oraz składającą się głównie z potasu wolutyna. Brak w cytoplazmie mitochondriów i retikulum endoplazmatycznego. Rolę mitochondrium pełni mezosom, będący wpukleniem błony komórkowej. Rybosomy 70S (zbudowane z podjednostki dużej 50S i małej 30S) są w komórkach bakteryjnych wolnymi organellami, niezwiązanymi z błonami retikulum, często tworzą za to łańcuszki polisomów. Materiał genetyczny występuje w formie nukleoidu, który nie jest oddzielony od reszty cytoplazmy błona jądrową. Nić DNA jest naga i nie związana z białkami. U niektórych form bakterii może występować kilka nukleoidów. U prokariotów występują poza nukleoidem plazmidy - są to pozachromosomowe, koliste cząsteczki DNA, replikujące się niezależnie. Plazmidy często zawierają geny odporności na antybiotyki i są łatwo przenoszone w trakcie koniugacji.

Dodatkowymi strukturami, które mogą wytwarzać bakterie są rzęski (rzadko u kulistych bakterii). Każda rzęska zbudowana jest z pojedynczego włókienka (fibrylli); białkiem budującym jest kurczliwa flagellina. Rzęski umożliwiają bakteriom przemieszczanie się na znaczne odległości. Obecność i rozmieszczenie rzęsek jest cecha diagnostyczną. Oprócz rzęsek u bakterii o cienkich ścianach komórkowych mogą występować fimbrie - włosowate struktury zbudowane z piliny. Czasem występują też grubsze wyrostki zwane pilami, służące do przenoszenia informacji genetycznej. Funkcją fimbrii jest umożliwienie przylegania bakterii do siebie oraz koniugacja.

Podział bakterii: Gram+ (dodatnie) i Gram- (ujemne), w oparciu o metodę Grama (1844).

Bakterie gram+ barwią się na fioletowo, brak zewnętrznej błony komórkowej, grubsza ściana komórkowa. Słabo się odbarwiają pod wpływem alkoholu lub acetonu. W ścianie komórkowej oprócz mureiny występują kwasy tejchojowe. Przykłady: prątek Kocha, prątek trądu, pałeczka tężca.

Bakterie gram-: barwią się na czerwono, występuje zewnętrzna błona komórkowa, znacznie mniej mureiny w ścianie komórkowej aniżeli u bakterii gram+. Przykłady: pałeczka duru brzusznego, przecinkowiec cholery, krętek blady.

Poza cechami morfologicznymi oraz testem Grama identyfikację bakterii przeprowadza się również określając właściwości biochemiczne bakterii. Chodzi głównie o to, jakie substancje produkują bakterie oraz jakich potrzebują do wzrostu. Np. Escherichia coli (pałeczka okrężnicy) występująca normalnie w jelicie człowieka i produkująca witaminę B i K jest bardzo podobna do patogenicznej pałeczki czerwonki, ale tylko pałeczka okrężnicy wykazuje zdolność do fermentacji laktozy.

Przetrwalniki: bakterie wytwarzają przetrwalniki zwane endosporami, które umożliwiają im przetrwanie trudnych warunków. Tworzenie przetrwalnika manifestuje się odwodnieniem cytoplazmy i otoczeniem się grubymi osłonami. Przetrwalniki odznaczają się wysoką odpornością na suszą, wysoką temperaturę i UV. Przetrwalniki mogą wytwarzać tylko niektóre laseczki. Ze względu na dużą odporność przetrwalniki stanowią duży problem w przetwórstwie. W sprzyjających warunkach przetrwalnik absorbuje wodę, rozrywa okrywę zewnętrzną i przekształca się ponownie w komórkę bakteryjną. Przykładowo, endospory pałeczek wąglika zachowują żywotność nawet 30 lat.

Rozmnażanie się bakterii: Bakterie rozmnażają się wegetatywnie przez podział komórki. W sprzyjających warunkach, niektóre mogą się nawet dzielić co 20 minut. Na szczęście nie mogą się dzielić nieprzerwanie, bowiem najczęściej pojawiają się czynniki ograniczające, takie jak duże nagromadzenie produktów rozkładu lub wyczerpanie się pożywienia.

Transformacja i koniugacja bakterii: niezwykle ważnym zjawiskiem, będącym niezbitym dowodem na to że DNA jest chemicznym nośnikiem informacji genetycznej, jest transformacja genetyczna. Transformacja genetyczna to przenoszenie genów pomiędzy komórkami. Ciekawym zjawiskiem u bakterii jest również koniugacja. W trakcie koniugacji bakterie łączą się ze sobą i następuje wymiana materiału genetycznego oraz rekombinacja.

Odżywianie się bakterii: tylko niektóre bakterie są samożywne - wytwarzają pokarm na drodze foto- lub chemosyntezy. Bakterie fotosyntetyzujące posiadają bakteriochlorofil i podobnie jak rośliny wykorzystują energię świetlną, wodę i dwutlenek węgla do produkcji pożywienia. Większość bakterii jest jednak cudzożywna. Cudzożywne bakterie to:

  1. saprofity (odżywiające się martwą materią organiczna) - np. bakterie gnilne,
  2. pasożyty (czerpiące substancje odżywcze z żywych organizmów) - bakterie chorobotwórcze roślin i zwierząt
  3. symbionty (współżycie dające bakteriom i gospodarzowi obopólne korzyści) - np. bakterie w korzeniach roślin motylkowych.

Poza oddychaniem tlenowym bakterie oddychają beztlenowo przeprowadzając fermentację. Fermentacja prowadzi do gnicia produktów spożywczych.

Mimo wielu korzyści, które dostarczają bakterie, często ich obecność jest niepożądana i walka człowieka z bakteriami trwa. Stosuje się różne metody:

  1. Sterylizacja - zabija formy wegetatywne i przetrwalnikowe bakterii, dzięki uzyskaniu temperatury powyżej 1000C. Metody sterylizacji są różne, najczęściej stosuje się:
    • Sterylizacja promieniowaniem
    • Sterylizacja parą wodną pod ciśnieniem
    • Sterylizacja roztworami środków chemicznych
  1. Pasteryzacja. Zwykle zabija ona tylko formy wegetatywne bakterii, unieczynnia enzymy oraz nie dopuszcza do namnażania się bakterii. Trzykrotna pasteryzacja co 24h to tzw. tyndalizacja.
  2. Dezynfekcja (odkażanie) to niszczenie w wegetatywnych form bakterii aby zapobiec zakażeniu.

Niedopuszczenie do zakażenia to aseptyka, a przeciwdziałanie rozwojowi bakterii lub ich zniszczenie to tzw. antyseptyka.

Naturalni wrogowie bakterii:

  • Lizozym - enzym zawarty we łzach, ślinie, rozczepia wiązania glikozydowe w mureinie.
  • Penicylina - zaburza syntezę ściany komórkowej bakterii gram-dodatnich i niektórych gram-ujemnych.

W laboratorium często pożądane jest otrzymanie tzw. czystej kultury. Do otrzymania czystej kultury wykorzystuje technikę seryjnego rozcieńczenia. Próbkę z bakteriami miesza się z dużą ilością pożywki. Zabieg ten powtarza się wiele razy, aż w końcu otrzymuje się próbkę zawierająca tylko jedną komórkę bakteryjną. Inkubacja w odpowiednich warunkach doprowadzi po czasie do wytworzenia kolonii bakterii - czystej kultury. Czystą kulturę uzyskuje się również z dzięki hodowaniu jej na pożywce stałej.