E. H. Haeckel 1866 yılında bu tek hücreli canlıları bitki ve hayvanlardan ayırmak için protista adı altında ayrı bir grup altında toplamıştır. Protistalar, algler, protozoonlar, mantarlar ve bakterilerden oluşmakta idi.

Prokaryotik hücreler ile ökaryotik hücreler arasındaki temel farklar şunlardır; prokaryotik hücrelerde genellikle sirküler tek kromozom, plasmid (yaygın ), mesosom, hücre duvarında peptidoglikan ve 70S karakterinde ribozom bulunmakta, nükleer membran, nukleolus, kromozomda histon, kloroplast, mitokondria, golgi aparatı ve endoplazmik retikulum bulunmamakta, ökaryotik hücrelerde ise birden fazla lineer kromozom, plasmid (nadir), nuklear membran, nukleolus, kromozomda histon, kloroplast, mitokondria, golgi aparatı, endoplazmik retikulum ve 80S karakterinde ribozom bulunmakta, mesosom, hücre duvarında peptidoglikan bulunmamaktadır. Bakterilerin protistalardan farklı olduğunun anlaşılmasından sonra bakterilerin prokaryot grubunda yer almasına karar verilmiştir. Prokaryot grubunda bakteriler ve arkeler (arkebakteriler) bulunmaktadır.

Bir sınıflandırma şeması alem, bölüm, sınıf, takım, aile, cins, tür şeklindeki hiyerarşik sırada en büyük ve genel olan alem ile başlar, en küçük ve en özel olan tür ile sona erer.

İsimlendirme organizmalara belirlenmiş kurallara uygun olarak isim verme işlemidir. Bakteriler binomial sisteme göre isimlendirilmektedir. Bakterilerin bilimsel isimleri genellikle iki kelimeden oluşmaktadır. İlk kelime cins (genus) ismini gösterir ve ilk harfi büyük olarak yazılır. İkinci kelime ise, tür (species) ismi olup küçük harfler ile yazılır. Örn; Bacillus anthracis. Bazı bakterilerin alt türleri bulunabilmekte ve bu bakterilerin alt türleride Örn; Campylobacter fetus subsp. veneralis şeklinde isimlendirilir. Cins isimleri, bakteriyi bulan kişinin ismi Örn; Brucella (Bruce) melitensis, bakteri morfolojisi Örn; Staphylococcus (üzüm salkımı) aureus, tür isimleri ise bakterinin yerleştiği yer Örn; Escherichia coli (coli: kolon), oluşturduğu lezyon veya hastalık Örn; Arcanobacterium pyogenes (pyogenes: irin oluşturma), Brucella abortus (abortus: yavru atma), koloni rengi Örn; Staphylococcus aureus (aureus: altın sarısı) gibi özellikleri ile ilişikili olabilir. İsimlendirmede genellikle latince kullanılır ve bakteri isimleri italik harfler ile yazılır. Tür adı sabittir, eğer yeni bilgiler ışığında bakteri farklı bir cinse sokulursa cins ismi değişebilir. Örn; Arcanobacterium pyogenes in eski isimleri Corynebacterium pyogenes, Actinomyces pyogenes dir. Bakteri isimleri ilk olarak açık şekilde yazıldıktan sonra genus isminin sadece ilk harfi ve tür ismi yazılarak Örn; Staphylococcus aureus - S. aureus şeklinde kısaltılma yapılır. Cins isminden sonra italik olmayan şekilde yazılan sp. (species) türü, spp. (species) ise türleri anlamına gelmektedir. Örn; Brucella sp. ve Brucella spp., Brucella türü ve türleri anlamına gelir.

Bir bakteri uygun bir katı besiyerinde, uygun koşullarda (ısı, rutubet, oksijen vs.) yeterli süre inkube edilerek üretilirse inkubasyon süresinin sonunda gözle görülebilen (1-4 mm çapında) milyonlarca bakterinin oluşturduğu koloniler oluşturur.

Kolonilerin özellikleri bakteri türleri arasında farklılık göstermekte ve bu özellikler bakterilerin identifikasyonuna yardımcı olmaktadır. Koloniler incelenirken koloni oluşum süresi, büyüklük, tip, kıvam, saydamlık, renk, koku, hemoliz oluşturma özellikleri dikkate alınmaktadır.

Koloni oluşum süreleri bakteri türleri arasında farklılık göstermektedir. Örn; Escherichia coli 24 saat, Brucella abortus 3-4 gün, Mycobacterium tuberculosis 1520 gün sonra koloni oluşturmaktadır.

Koloni büyüklüğü, uygun koşullar altında türlere özel bir karakter taşır. Bakteriler S-, R-, M- ve L- tipi olmak üzere temel olarak 4 tip koloni oluştururlar. Kenarlı ve yüzeyi düzgün, kabarık, nemli ve homojen yuvarlak koloniler S-tipi (Örn: Pasteurella multocida, Staphylococcus aureus, Salmonella pullorum kolonisi), kenarları ve yüzeyi düzgün olmayan, yassı koloni ler R- tipi (Örn: Bacillus anthracis kolonisi), yapışkan, öze değdirildiğinde iplik gibi uzayabilen koloniler M- tipi (Örn: Klebsiella pneumoniae kolonisi) ve düğme tarzında veya sahanda yumurta görünümlü koloniler L-tipi (Örn: Mycoplasma mycoides kolonisi) olarak olarak ifade edilmektedir. Birçok bakteri ilk izolasyonda S tipi koloni oluştururken, bazı bakteriler (Örn; Bacillus anthracis) R tipi koloni oluşturmaktadır. Ayrıca eskimiş veya birçok pasaja maruz kalmış bakteri suşlarının oluşturdukları koloni tipi S tipinden R tipine dönüşebilmektedir.  

Tek karakteristik bir morfoloji göstermeyen,birden fazla morfoloji gösteren bakterileri ifade eder.

Bakteriler mikroskopik morfoloji özelliklerine göre temel olarak yuvarlak, çomak ve sarmal şekilli bakteriler olmak üzere üç gruba ayrılmaktadır.

Yuvarlak şekilli bakteriler; koklar (tekili coccus, çoğulu cocci): Koklar ortalama çapları 0.8 -1.5 µm olan yuvarlak şekilli bakterilerdir. Üreme esnasında birbirlerinden ayrılmayarak yan yana gelerek veya grublar oluşturarak değişik şekiller oluşturmaktadır.

Diplokoklar(diplococci): Koklar tek yönde bölündükten sonra oluşan iki yeni hücre ikişer ikişer birbirlerine yapışık olarak kalır ve mikroskopik incelemede kahve çekirdeği/fasulye veya lanset/mum alevi şeklinde görülür, böyle morfolojiye sahip koklara diplokok denir. Örn; Neisseria meningitidis veya Streptococcus pneumoniae 

Streptokoklar(streptococci): Koklar birbirlerine paralel düzlemler üzerinde bölündükten sonra koklar birbirlerine bağlı kalır, zincir oluşturur ve mikroskopik incelemede dizilmiş tesbih taneleri şeklinde görülür, böyle morfolojiye sahip koklara streptokok denir. Streptokokların zincir uzunluğu (5 - 100 koktan oluşan) türler arasında farklılık gösterebilmektedir. Örn Streptococcus agalactia 

Stafilokoklar(staphylococci): Koklar çeşitli yönlerde bölündükten sonra koklar birbirlerine bağlı kalır, kümeler oluşturur ve mikroskopik incelemede üzüm salkımı şeklinde görülür, böyle morfolojiye sahip koklara stafilokok denir. Örn; Staphylococcus aureus 

Tetrakoklar (tetracocci)/Tetradlar: Koklar birbirlerine dikey iki yönde ve bir düzlem üzerinde bölündükten sonra dörtlü koklardan meydana gelen gruplar oluşturur ve mikroskopik incelemede dörtlü kok şeklinde görülür, böyle morfolojiye sahip koklara tetrakok denir. Örn; Gaffkya homari 

Sarsinalar(sarcinae): Koklar birbirlerine dikey üç yönde bölündükten sonra 8-1216 koklardan meydana gelen gruplar oluşturur ve mikroskopik incelemede balya şeklinde görülür, böyle morfolojiye sahip koklara sarsina denir. Örn; Sarcina maxima 

Çomak şekilli bakteriler; basiller (tekili bacillus, çoğulu bacilli): Basiller boyları enlerinden daha uzun olan çomakçık veya silindir şeklinde bir morfolojiye sahiptir. Basiller büyüklüklükleri ve morfolojileri bakteri türleri arasında oldukça farklılık gösteren bakterilerdir. Örn Salmonella spp., Clostridium spp., Bacillus spp. kenarlarından bir veya iki uca doğru daralmış, Brucella spp., Haemophilus spp., boyu enine yakın kok ile basil arası şekilde kokoid veya kokobasil, Campylobacter spp., S harfi veya martı kanadı, Pasteurella spp., bipolar (dokulardan yapılan boyalı preparatlarda), Clostridium tetani (sporlu formu), davul tokmağı, C.botulinum (sporlu formu), raket, C. chauvoei (sporlu formu), limon, Corynebacterium spp. X,Y,V,T veya çin harfleri, Fusiformis nodosus, iki kenarı dış bükey,uçları sivri görünüşlü mekik, Bacillus anthracis (Şekil 1.6), suni kültür ortamlarındaki kolonilerden yapılan boyamalarda sporlu ve saç benzeri uzun filamentler tarzında görülürler.

Sarmal şekilli bakteriler; spiraller: Spiraller boyları enlerinden çok daha uzun olan kıvrımlı bir morfolojiye sahiptir. Kıvrım özelliği ve sayısı bakteri türleri arasında farklılık göstermektedir. Spiral bakteriler vibriolar, spiriller ve spiroketler olarak 3 gruba ayrılır. Vibrio spp. bir kıvrımlı (virgül şeklinde), Spirillum spp. birden fazla kıvrımlı görülmektedir. Spiroketlerden, Treponema spp. kıvrımları sık ve dik, kıvrımların yüksekliği uçlara doğru giderek azalmış, Borrelia spp. kıvrımları geniş, Leptospira spp ise kıvrımları çok sık ve kısa, bir veya iki ucu çengel gibi kıvrılmış tarzda görülürler. Çeşitli bakterilere ait örnekler aşağıdaki şekillerde görülmektedir.

Optimal koşullarda hep aynı morfolojiyi gösteren bakteriler (Örn; Yersinia pestis), optimal olmayan koşularda üretildiğinde, normal morfolojilerinden farklı olarak oval, yuvarlak, flamentöz gibi değişik morfolojilerden oluşan involusyon formunu oluştururlar.

Bakterilerin büyüklükleri, yuvarlak biçimdeki bakteriler: 0.4 -1.2 mm, çomak biçimdeki bakteriler: 0.2-1.0 x 0.5-10.0 mm, sarmal biçimdeki bakteriler: 0,150.25 x 5-20 mm arasında değişmektedir.

Yabancı bir maddenin immun sistemi uyarabilme kapasitesini ifade eder.

Bir mikrorganizmanın toksin oluşturabilme kapasitesini ifade eder.

Patojen (hastalık oluşturma yeteneğinde olan) bir mikroorganizmanın hastalık oluşturma şiddetini, derecesini ifade eder.

N -asetil glukoz amin (NAGA) ve N-asetil muramik asit (NAMA) rezidülerinden oluşmuş bir polimerdir.

Dış yapılar hücre duvarı, kapsül, mukoid/yapışkan tabaka (slime layer), S tabaka (surface layer), flagella (flagellum), fimbria( pilus) dan oluşmaktadır. Bu yapılar bakterilerin dış etkilerden korunması, çeşitli substansların bakterilere bağlanması, bakterilerin çeşitli hücrelere bağlanması, hareket ve antijenite (immunojenite), toksijenite, virulens ile ilişkilidir. Bakterilerin dış yapıları bakterinin yaşamı için zorunlu yapılar değildir, bu yapılar olmadan da uygun koşullarda yaşayabilirler.

Gram- pozitif bakterilerin hücre duvarı kalın, (20-80 nm) gram- negatif bakterilerin hücre duvarı incedir. Gram- pozitif bakterilerin hücre duvarı başlıca iki temel kısımdan oluşmaktadır. Bunlardan biri hücre duvarı kuru ağırlığının %40-90’ını oluşturan peptidoglikan (murein, mukopeptid, glikopeptid) diğeri ise antijenik bir özelliğe sahip olan teikoik asittir. İki tip teikoik asit (teikoik asit/ribitol teikoik asit/ duvar teikoik asit ve gliserol teikoik asit/lipoteikoik asit/membran teikoik asit) vardır. Gram pozitif bakterilerin tümünde lipoteikoik asit bulunurken, bazıları ribitol teikoik asit içermez. Gram-pozitif olan Mycobacterium spp.’nde diğer bakterilerden farklı olarak hücre duvarında lipid oranı yüksektir (hücre duvarının yaklaşık 1/3 ünü oluşturur) ve bu durum bakterilere asidorezistans özellik kazandırmaktadır.

Gram-negatif bakterilerde hücre duvarı daha kompleks bir yapı karakteri göstermektedir. Bunlarda teikoik asit bulunmadığı gibi peptidoglikan tabakası hem daha az kalınlıkta (hücre duvarının %5-10’u kadar) ve hem de ortada lokalize olmuştur. Gram-negatif bakterilerde sitoplazmik membranın dışında bulunan hücre duvarı başlıca iki katmandan oluşmaktadır. Bu katmanlardan biri dış membran olup lipopopolisakkarid (LPS), protein, fosfolipid, lipoproteinden oluşmaktadır, diğeri ise peptidoglikan olup dış membran ile ve sitoplazmik membran arasında yer almaktadır. Dış membranın dış kısmında bulunan LPS, insanlar ve hayvanlar için oldukça toksiktir ve gram negatif bakterilerin endotoksini olarak isimlendirilir, hücre yüzeyine sıkıca bağlıdır ve yalnızca hücre parçalandığında açığa çıkar. LPS, lipid A ve polisakkaridlere ayrıştığında toksisitenin tümü lipid A kısmına aittir. Endotoksinler ateş, şok ve ölüm tablolarına neden olabilir. Polisakkarid bölüm ise bakterinin O antijeni olarak isimlendirilen major yüzey antijenidir. Çok sayıda O antijeni vardır.

 Bazik fuksin gibi boyalar ile boyandıktan sonra, asit alkol ile kolaylıkla dekolorize edilemeyen bakterileri ifade eder.

Mikroorganizmaların antijenik özelliklerine göre tiplendirilmesini ifade eder.

Polisakkarid bölüm ise bakterinin O antijeni olarak isimlendirilen major yüzey antijenidir. Çok sayıda O antijeni vardır. Sadece Salmonella genusunda 1000’in üzerinde O antijeni tanımlanmıştır. Salmonellaları serotiplendirimede hücre duvarı somatik O antijeni ve flagella H antijeninden yararlanılır. Dış membranda yer alan diğer anijenik yapı ise trimer moleküller halinde bulunan porin proteinleridir. Bunlar dış mebranın altında bulunan peptidoglikan tabakasına kadar uzanırlar. Bu trimer moleküller ortasında spesifik ve nonspesifik kanallar bulunur.

Dış membranın ikinci tabakasını fosfolipid teşkil eder. Bu tabaka peptidoglikana yöneliktir ve her ikisi arasında periplazmik boşluğun bir bölümü bulunur. Periplazmik boşlukların içerisi periplazmik jel ile doludur. Bu jel içinde fosfatazlar, nukleazlar, beta laktamazlar, karbonhidrat bağlayan proteinler, aminoasitler, iyonlar bulunur. Dış membranın içine doğru uzanan ve orjinini peptidoglikandan alan Braun lipoproteinler heriki tabaka arasında bağlantı kurmada önemli rollere sahiptirler.

Gram negatif bakterilerde hücre duvarının ikinci katmanı peptidoglikan tabakasıdır ve sitoplazmik membranın üstünde yer almaktadır. Bu iki tabaka arasında da periplazmik boşluğun diğer bir bölümü bulunur. Gram pozitif bakterilerde ise periplazmik boşluk bölünmüş değildir. Peptidoglikan, hücre duvarı kuru ağırlığının yaklaşık %10’u kadardır. Mikoplazmalarda ve üreoplazmalarda hücre duvarı bulunmaz. Bazı bakterilerde sitoplazmik membran, hücre duvarı ve hücre duvarını çevreleyen özgül protein, polisakkarid ve diğer yapıdaki maddelerin tümü hücre zarfını oluşturmaktadır.

Hücre duvarının mekanik veya kimyasal yollarla giderilmesi durumunda gram pozitif bakterilerde protoplast, gram negatif bakterilerde sferoplast formları oluşur.

Bakteri hücre duvarı, bakterilere şekil verir, çevresel etkilerden ve kendi iç osmotik basıncına (5-20 atmosfer) karşı korur, permeabilitenin, osmosisin sağlanmasını ve devam ettirilmesini sağlar, bölünme ve sporulasyonda rol oynar, bakteriyofajların, plasmidlerin, antikorların, komplementlerin, çeşitli bakteriosinlerin, genetik materyallerin ve substansların bağlanmasında reseptör bölgeler oluşturur ve bakterilerin antijenik, toksijenik,virulens faktörlerinin oluşturulmasında etkin fonksiyona sahiptir.

Bazı bakterilerde hücre duvarının dışında bulunan kalınlığı (0.2-10 µm) ve yapısı bakteri türlerine göre farklılık gösterebilen örn; Klebsiella pneumoniae, Pasteurella multocida, Clostridium welchii, Streptococcus pneumoniae da polisakkarid, Bacillus anthracis de protein (D-glutamik asit), Bacillus megaterium da polisakkarid+protein özellikte olan ve jelatinöz, viskoz mukoid karakterde hücre duvarına sıkıca bağlı bir katmandır. Kapsül bakteriyi dış çevredeki ve vücut içindeki birçok zararlı etkilerden korur, antifagositik etkiye sahiptir, patojenik bakterilerin virulensi ve antijenitesi ile ilişkilidir.

Bazı bakterilerde hücre duvarı dışında, hücreyi kuşatan kapsülün aksine organize olmamış, hücre duvarına gevşek olarak bağlı, kolaylıkla uzaklaştıralabilen, polisakkarid, glikoprotein ve glikolipid yapısında ekstrasellüler substanslardır. Bu substans bakterilerin dış etkilerden korunmasında ve çeşitli yüzeylere yapışmasında rol oynar.

Bazı bakterilerde hücre duvarı dışında, hücreyi kuşatan organize olmuş, hücre duvarına sıkı olarak bağlı, kolaylıkla uzaklaştıralamayan protein veya glikoprotein yapısında ekstrasellüler substanslardır. Bu substansın tam fonksiyonu bilinmemekle beraber bakterilerin dış etkilerden korunması ve virulensi ile ilişkili olabileceği düşünülmektedir.

Bazı bakterilerde boyu (3-20 µm), kalınlığı (20nm) ve sayısı (1-100) bakteri türlerine göre farklılık gösterebilen protein özellikte olan bir hareket organelidir. Flagella proteini H antijeni olarak adlandırılır ve bakteri türlerine göre değişiklik gösterir, bu nedenle serotiplendirmede yararlanılır. Flagellalar hücre duvarı ve sitoplazmik membranda bulunan bazal granül (blefaroplast) adı verilen ve disklerden oluşan bir yapıdan orjin alırlar. Hücre duvarı dışına çıkınca bir dirsek oluşturarak dalgalı bir tarzda devam ederler. Gram-negatif bakterilerde bazal granüllerde iki çift disk bulunmasına karşın, Gram-pozitif bakterilerde peptidoglikanın sağlamlığı nedeniyle sadece bir çift disk bulunur. Bakterinin aktif hareketinde rol oynar ve bakterilerin besin maddelerine yaklaşmasını ve bazı maddelerden uzaklaşmasını sağlar.

Bakteriler kendilerinde flagella bulunmasına ve konumuna göre başlıca 3 temel gruba ayrılır 

1. Atrik: Hiç flagella olmaması. Örn; Bacillus anthracis 

2. Monotrik Flagellalanın tek kutupta bir tane olarak bulunması. Örn; Vibrio cholerae 

3. Multitrik: Bakterilerde birden fazla flagella bulunması. 

a. Amfitrik: Flagellaların iki kutupta birer tane olarak karşılıklı olarak bulunması Örn; Spirillum minus 

b. Lofotrik :Flagellaların tek veya iki kutupta bir demet halinde bulunması Örn; Pseudomonas aureginosa 

c. Peritrik: Flagellaların bakterinin her tarafında bulunması. Örn; Escherihia coli, Proteus vulgaris 

d. Monolateral: Flagellaların bakterinin bir yanında bulunması. Örn; Selenomas ruminantium

Bazı bakterilerde, özellikle gram negatif bakterilerde sitoplazmik membrandan orjin alan protein özellikte olan flamentöz uzantılardır. Bu uzantılar fimbria(çoğulu fimbriae) ve pilus (çoğulu pili) olarak isimlendirilmektedir. Bu iki kelime birbirinin yerine kullanılabilmekte ise de bakterilerin hücrelere tutunarak kolonize olmasında ve infeksiyon oluşturmasında rol oynayanlara fimbria (Örn; Buzağı ve kuzularda ishallere neden olan enterotoksijenik E.coli’lerin K99 fimbriası), bakteriler arasında genetik madde aktarımında rol oynayanlara ise pilus (seks pilusu) denilmesi tercih edilmektedir. Fimbria ile pilus karşılaştırılacak olursa, fimbriaların piluslara göre boyu ve kalınlığı az, sayıları ise çok fazladır.

İç yapılar ise hücre membranı, sitoplazma, mesosom, ribozom, sitoplazmik granül, pigment, endospor, çekirdek, plazmid, transpozon ve faj (profaj) dan oluşmaktadır.

Hücre membranı, hücre duvarının altında, sitoplazmayı saran, kalınlığı 5-10 nm arasında değişen, temel olarak fosfolid ve proteinden ve çok az miktarlarda karbonhidratdan oluşan bir zardır. Mikoplazmalar diğer bakterilerden farklı olarak hücre membranında sterol içerir. Hücre membranı sitoplazmayı sarar ve korur, selektif permeabilite ve osmatik basıncın ayarlanmasında, metabolizmada birtakım enzimatik reaksiyonların sağlanmasında, hücre bölünmesinde ve sporulasyonda rol oynar.

Mesosomlar sitoplazmik membrandan orjin alırlar. Yapıları vesiküler veya lamellar bir karakter gösterir. Bakterilerde DNA replikasyonunda, hücre bölünmesinde ve sporulasyonda rol oynarlar.

Ribosomlar Ribozomların yapısı, protein ve rRNA dan oluşmuştur, 70S karakterindedir, sayısı ve büyüklükleri (10-20 nm) türlere göre değişebilmektedir. Özellikle protein sentezinde rol oynarlar.

Sitoplasmik Granüller (Sitoplazmik İnkluzyon Cisimcikleri); Sitoplazmada farklı yapıda ve fonksiyona sahip çeşitli granüller (polisakkarid, lipid, sülfür ve metakromatik (Volutin,Babes-Ernst) granüller) bulunmaktadır. Bu granüller bakterilerde enerji ve besin kaynağı olarak görev yaparlar. 

Pigmentler bazı bakteriler hücre içinde kalan (suda erimeyen) veya hücre dışına çıkan (suda eriyebilen) renkli maddeler (pigment) oluştururlar.Bakteriyel pigmentler çok farklı kimyasal yapıda (Örn: karotenoidler, melaninler vs) ve renkte (Örn; sarı, kırmızı vs.) olabilir. Hücre içinde kalan pigment oluşturan bakterilerin, besiyerinde oluşturdukları kolonileri, oluşturdukları pigmentin özel renginde (Örn; Staphylococcus aureus, sarı, Serratia marcescens kırmızı koloni oluşturur ), hücre dışına çıkan pigment oluşturan bakterilerin ise, üretildikleri besiyeri, oluşturdukları pigmentin özel rengindedir (Örn; Pseudomonas aeruginosa nın üretildiği besiyeri yeşil mavi renktedir).

Spor oluşumu bakterinin canlılığını sürdürebilmesi için aldığı yeni bir formdur. Bakteri sporu bir üreme elementi değildir. Sporda nukleus, sitoplazma, sitoplazmik membran, hücre duvarı, korteks, dış membran ve bazılarında dış muhafaza (ekzosporium) kısımları bulunmaktadır. Özellikle korteks sporun fiziksel ve kimyasal maddelere karşı direncinde en önemli kısımdır. B. anthracis’in sporları 100 °C de rutubetli ısıyı 2 saat direnç gösterebilir ve doğa koşullarında da 40-50 yıl canlılıklarını ve infektivitesini muhafaza edebilirler. Sporun şekli, büyüklüğü, konumu bakteri türlerine göre farklılık gösterir. Örn; Bacillus spp.’inde sporların çapı basilin genişliğinden küçük, Clostridium spp.’inde sporların çapı basilin genişliğinden büyüktür ve şişkinlik yaparak basile raket, limon, davul tokmağı gibi görüntü verir. Sporlar sentral (B. anthracis), terminal (C.tetani), subterminal (C. botulinum) ve lateral (B.laterasporus) konumda bulunabilir. Bakterilerde sporulasyon türlere ve koşullara bağlı olarak 5-13 saat sürebilir. Spordan tekrar vejetatif bakteri uygun koşullarda aktivasyon, germinasyon ve dışarı doğru gelişme aşamalarını geçirerek oluşur.

Plasmidler bazı bakterilerde kendi kromozomu dışında ekstrakromozomal olarak bulunan bakteri kromozomunun yaklaşık %1-2 si kadar olan, çift iplikçikli, sarmal ve sirküler DNA sekanslarıdır. Plasmidler bakteri kromozumundan bağımsız olarak çoğalabilirler ve bakteriden bakteriye aktarılabilirler. Bakterilerde hem morfolojik, hemde fonksiyon olarak farklı plasmidler bulunmaktadır. Plasmidler, bakterilere antibiyotik dirençliliği, metabolik özellikler, virulens özellikler vb. kazandırabilir.

Transpozonlar kısa DNA sekansları olup, bakterilerin kromozomlarında ve/veya plasmid’lerinde bulunurlar ve yer değiştirebilirler. Plazmidlerden farklı olarak bağımsız olarak çoğalamazlar.Bakterilerin antibiyotiklere dirençliliğinde rol oynar.

Konakçısı bakteri olan ve bakteriyi infekte eden virusu ifade eder.

Bazı bakteriyofajlar (fajlar) bakteri DNA’sına integre olabilir ve kromozomun bir devamı haline gelerek onunla birlikte replike olur.Bu tür fajlara profaj denir.

Bir bakteri temel olarak C, H, O, N, S. P, K, Mg, Ca, ve daha az olarak Fe, Mn, Zn, Co, Cu, and Mo ihtiyaç duymaktadır. Bu elementler su, inorganik iyonlar, küçük moleküller ve makromoleküller şeklinde bulunurlar ve hücrelerde yapısal veya fonksiyonel rol oynarlar.

Bakteriler gelişme için karbonun tek kaynağı olarak organik maddeler kullanırsa heterotrof, CO2 kullanırsa ototrof, enerji kaynağı olarak radiant enerji (ışık) kullanırsa fototrof, organik ve inorganik maddeler kullanırsa kemotrof, elekton kaynağı olarak inorganik maddeler kullanırsa lithotrof, organik maddeler kullanırsa organotrof olarak isimlendirilmektedir. Birçok lithotrofik bakteri ototrofik, organotrofik bakteri ise heterotrofiktir. İnsan ve hayvanlarda hastalık oluşturan bakterilerin çoğu kemoorganoheterotrof (C, enerji ve e- kaynağı organik) grubunda bulunmaktadır.Paratrof mikrorganizmalar (bakteriler (riketsialar, klamidialar ), viruslar) kendileri için gerekli enerjiyi konakçı hücrenin biyosentez olayları sonu oluşan enerjiden sağlar. Saprofit mikroorganizmalar ise ihtiyaç duydukları maddeleri cansız, çürümüş organik maddelerden sağlar. Bu tür mikrorganizmaların doğadaki madde değişimine önemli katkısı olmaktadır.

Dış ortamda veya çevrede bulunan ve hücreye yarayışlı maddelerin molekülleri genellikle büyük olduğundan hücre duvarından geçemezler. Bunların aktif transport ile geçebilecek düzeye indirilmeleri gereklidir. Bu görevi bakteriler tarafından sentezlenen ve dışarı verilen hidrolizan enzimler (ekzoenzim) yerine getirirler. Bakterilerin dışındaki ortamda ekzoenzimler yardımı ile hücre membranlarından geçebilecek boyutlara indirilen gıda maddeleri (protein, karbonhidrat, lipid vs.) içeri girdikten sonra da sitoplazma içinde ayrışmasına devam edebilir ve en küçük yapı taşlarına kadar ayrışabilirler. Lüzumlu olduğu durumlarda da fazla ayrışmadan üniteler halinde hücre içinde ve özel depolarda tekrar kullanılmak üzere muhafaza edilebilirler. Sitoplazma da devam eden ayrışma olaylarını içerde kalan ve dışarı bırakılmayan endoenzimler katalize ederler (disimilasyon - katabolizma). Bakteriler, sonradan bu yapı taşlarından veya daha büyük moleküllerden, kendilerine lüzumlu olan maddeleri (protein, polisakkarid, lipid, enzim vs.) sentezlerler (asimilasyon-anabolizma). Bu iki ve çok önemli olan ve birbirlerini izleyen biyokimyasal olay bakterilerde metabolizmayı oluşturur. 

Katabolizma ile sentez için gerekli enerji ve yapı taşları hazırlanır, anabolizma ile tükenmiş olan ve gerekli bileşikler sentezlenir. Katabolizma olaylarında gıda maddelerinin ayrışması sonu önemli miktarda enerji açığa çıkar (ekzergonik reaksiyonlar) ve bu enerji yüksek enerji bağları halinde, ADP (adenosin difosfat) tarafından alınarak kendi fosfat bağları arasında muhafaza edilir. Sentez için gerekli olan enerji bu bağlardan sağlanarak yürütülür (endorgonik reaksiyonlar). Enerji verici reaksiyonlarda ADP nin ATP haline çevrilmesi yani yüksek enerjili bir fosfat bağı oluşturulması ile enerji bu fosfat bağında depolanır. Hücre içersindeki enerji isteyen sentezler esnasında yine özel enzimler aracılığı ile ATP, ADP haline çevrilir. Bu esnada çözülen yüksek enerjili bir fosfat bağından açığa çıkan enerji sentez için sarf edilir

Solunum başlıca iki tarzda oluşmaktadır; 

1. Aaerobik solunum: İnorganik ve organik substratların okside olduğu ve son H alıcısı olarak moleküler O2’nin kullanıldığı solunum tarzıdır. Aerobik ve bazı fakültatif bakterilerde görülür 

2. Anaerobik solunum: H alıcısı olarak O2 dışındaki inorganik ve organik substratların kullanıldığı solunum tarzıdır. Fakültatif anaerobik ve anaerobik bakterilerde görülür. H alıcısı olarak organik substratların kullanıldığı anaerobik koşullardaki solunuma fermentasyon denir.

İnsan ve hayvanlarda hastalık oluşturan bakteriler ortadan ikiye bölünmek suretiyle ürerler. Bölünme başlamadan önce bakteri iki kardeş hücreye yetecek kadar enzimleri gerekli diğer organik ve inorganik maddeleri hazırlar ve biriktirir. Bu işlemler yapılırken hücre içinde özellikle nukleer bölgede bir organizasyon görülür.Toplu halde bulunan nukleus orta bölgede uzamaya başlar. Nukleus sitoplazmik membrandaki özel yere (muhtemelen mesosom) bağlanarak replikasyona başlar. Replikasyon tamamlanınca hücre duvarından içeri doğru ve karşılıklı olarak bir septum oluşumu görülür. Buna sitoplazmik membranda iştirak eder ve septumlar içeri doğru uzayarak hücreyi ortasından iki kardeş hücreye ayırır. Bu iki hücre birbirinden ayrılarak tam bağımsız hale gelirler veya birbirlerine bitişik olarak kalırlar (Örn; Streptococcus spp.) Bölünme sonucunda bir bakteri hücresinden genotip ve fenotipleri birbirinin aynı olan iki yavru hücre oluşur.

Bakteriler optimal koşulları içeren sıvı ortamlarda katı besi yerlerinden daha çabuk ürerler. Üremenin hızı, mikroorganizma türüne özgü genetik bir karakter olmakla beraber, besi yerinin bileşimi ve çevresel koşullarla da yakından ilişkilidir.

Bakterilerde üreme durumu başlıca 4 evre gösterir. 

1. Latent dönem (lag fazı): Bu dönemde bakterilerde metabolizma artar, ancak bölünerek çoğalma başlamaz 

2. Üreme dönemi (logaritmik(log) faz): Bu dönemde bakteriler kendi türlerine özgü bir generasyon süresi içinde ve belli aralıklrla bölünerek çoğalmaya başlarlar. Üreme dönemi belli bir süre devam eder ortamdaki optimal koşulların bozulması sonucu üreme yavaşlar. 

3. Durma dönemi: Bu dönemde bozulan optimal koşullar değişmediği veya düzeltilmediği takdirde üreme durur. Durma dönemi uzadıkça bakterilerin morfolojik, kültürel ve fizyolojik özelliklerinde bazı değişmeler meydana gelir. 

4. Ölme dönemi Bu dönemde durma dönemi değişmedikçe bakteriler bu uygun olmayan koşullar altında ölür.

Bakteri üremesinin ölçümü, standart bulanıklık tüpleri (Mc Farland) ile karşılaştırma, spektrofotometre ile optikal densite tayini, besiyerlerinde koloni sayma, selüloz filtreler ile sayma, boyalı preparatlarda mikroskop altında direkt sayma ve Petroff-Hause aparatında sayma teknikleri ile yapılabilir.

Bu bakteriler 0-20 °C da gelişebilir, ? 15 °C de optimal gelişme gösterirler. Toprak,su deniz ve göllerde yaşayan bazı bakteriler ile balıklarda ve soğuk kanlı hayvanlarda hastalık oluşturan bakteriler bu bölüme girerler. Örn; Aeromonas salmonocida, Bacillus psyhcrophilus, Chlamydomonas nivalis Psikrotrof bakteriler ise 0-35 °C de gelişebilir, 20-30 °C de optimal gelişme gösterirler Örn; Listeria monocytogenes, Pseudomonas fluorescens

Mezofilik (ılık seven) bakteriler: Bu bakterilere 20-45 °C’ler arasında optimal gelişme gösterirler. İnsan ve hayvanlarda hastalık oluşturan bakterilerin büyük bir kısmı bu gruba dahildir.Örn; Eshericha coli, Neisseria gonorrhoeae

Termofilik (sıcak seven) bakteriler: Bu bakteriler genellikle 55-65 °C’de üreme yeteneğine sahiptirler. Bu tür bakterilere sıcak su kaynaklarında, gübrelerde ve tropikal ülkelerde rastlamak mümkündür. Örn; Geobacillus stearothermophilus, Thermus aquaticus Hipertermofilik bakteriler ise 80-113 °C de optimal gelişme gösterirler. Örn; Sulfolobus spp

Ultraviyole ışınları dalga boyu yüksek, kuantım enerjisi düşük iyonizan olmayan ışınlardır ve derinlere girebilme özellikleri yoktur. Bu ışınların bakteri, mantar, spor, virüs, ve hücreler üzerine mutajenik (mutasyon oluşturucu) ve letal(öldürücü) etkileri vardır Pratikte ultraviyole ışınları cıva buharlı lambalardan elde edilmektedir. Hastanelerde operasyon odaları, hücre kültürü laboratuarları gibi yerlerde yüzeysel sterilizasyon amacıyla kullanılır. Güneş ışınları (UV ışınları) mikroorganizmaları hem mutasyonlar oluşturarak ve hem de ısısıyla etkiler. Dalga boyu düşük, kuantum enerjisi yüksek x ve g -ışınları ise iyonizan ışınlardır ve derinlere girebilme özellikleri bulunmaktadır. Bu ışınlarında bakteri, mantar, spor virüs ve hücreler üzerine mutajenik ve letal etkileri vardır Bu ışınlardan pratikte mutasyonlar oluşturmakta ve paketlenmiş gıdaları sterilize etmekte yararlanılmaktadır.

Metabolizma olaylarının normal meydana gelebilmelerinde bakterilerin bulunduğu sıvı ile bakteri yüzeyi arasındaki moleküler gerilimin dengede bulunması gereklidir. Bakteriye temas eden sıvı yüzeyindeki moleküllerin oluşturduğu gerilim çok fazla olursa oluşan kuvvetli moleküler membran nedeniyle sıvı ortamdan bakteriye gıda maddelerinin girişi çok güç olur ve bakteri beslenemez. Aksine bu moleküler gerilim zayıf olursa sıvı ile bakteri yüzeyi birbirine çok sıkı temas ederek sıvı içindeki maddelerin bakteri yüzeyinde toplanmasına neden olur. Buna bağlı olarak bakteri içinden dışarı ve dışardan içeri gıdaların akışı güçleşir ve bakteri yine beslenemez.

Bakteriler içinde üredikleri sıvı besi yerinin osmotik basıncı ile kendi hücre içindeki osmotik basıncı arasında bir denge kurmuşlardır. Bu denge yarı geçirgen hücre membranları yardımı ile regüle edilir ve devam ettirilir. Bakteri içindeki osmotik basınç bakteri türlerine göre değişmek üzere 5-20 atmosfer arasında bulunmaktadır. Bakterilerin en iyi üreyebildikleri ortamın osmotik basıncı bakteri içindeki ile aynı veya çok az farklıdır (izotonik) Böyle ortamlarda bakteri zarlarından giriş ve çıkış kolaylıkla olur ve bakteri gelişmesine ve üremesine devam eder. Eğer ortamın osmotik basıncı azalmış ise (hipotonik)böyle durumlarda dışardan bakteri içine fazla sıvı girerek bakteriyi şişirir ve olay devam ederse bakteriyi patlatır (plazmoptiz). Eğer ortamın osmotik basıncı artmış ise (hipertonik) bakterinin içinden dışarı fazla sıvının çıkması sitoplazmik membranın hücre duvarından ayrılarak büzülmesine ve ortada toplanmasına neden olur.

Bakteriler hücre duvarının sert ve dayanıklı olması nedeniyle hidrostatik basınçlara karşı oldukça dirençlidirler. Barofilik bakteriler (Örn; Photobacterium profundum) yüksek hidrostatik basınçlarda daha iyi ürer.

Bakterilerin üretildiği besiyerlerinin konulduğu etüvlerin havasındaki rutubet çok önemlidir. Optimum düzeyde rutubet olmayan ortamlarda sıvı besiyerlerinden su buharlaşır ve besiyerinde bulunan maddelerin konsantrasyonu artar, katı besiyerlerinde agardan gıda maddelerinin diffüzyonla bakteriye ulaşması güçleşir, ayrıca bakteri su kaybeder (bakterilerin içinde %70-90 oranında su bulunur) ve metabolizması bozulur, dolayısıyla böyle ortamlar bakteri üremesi üzerine olumsuz etki yapar Su bakterilerin üremesinde, gıda maddelerinin içeri girişinde ve içerde biriken maddelerin ve diğer metabolitlerin dışarı çıkışında ve metabolik olaylarda çok önemli göreve sahiptir. Bakterilerin kurumaya karşı dirençleri farklılık gösterebilir.

Bakteriler üremeleri için oksijene olan ihtiyaçlarına göre temel olarak 4 gruba ayrılmaktadır. 

1. Aerobik bakteriler: Bu bakteriler havada bulunan orandaki kadar oksijen içeren ortamlarda ürerler. Örn; Mycobacterium tuberculosis, Bacillus anthracis. 

2. Mikroaerofil bakteriler; Bu mikroorganizmalar havada bulunan orandaki kadar oksijen içeren ortamlarda üreyemez, oksijen oranı %2’ye kadar düşürülmüş, karbondioksit oranı %5-10 ‘ yükseltilmiş ortamlarda ürerler. Örn; Brucella abortus, Campylobacter jejuni

 3. Anaerobik bakteriler: Bu bakteriler oksijenin bulunmadığı ortamlarda ürerler. Anerobik bakteriler oksijene toleranslarına göre 2 gruba ayrılmaktadır. Obligat (zorunlu) anaerob bakteriler; Bu bakteriler oksijenli ortamda üreyemedikleri gibi bu ortamda çok kısa süre canlılıklarını koruyabilirler. Örn; Bacteroides nodosus Aerotolerant anaerobik bakteriler: Bu bakteriler oksijensiz ortamda iyi ürerler, ancak oksijenli ortamda uzun süre canlılıklarını koruyabilirler. Örn; Clostridium perfringens 

4. Fakültatif anaerobik bakteriler: Bu bakteriler hem aerobik ve hem de anaerobik koşullarda ürerler. Örn; Staphylococcus aureus, Escherihia coli

Bakterilerin üremeleri için besiyerinin pH’ının optimal sınırlar içinde bulunması gereklidir. Minimal ve maksimal pH derecelerine yaklaşıldıkça üreme azalır ve durur. Bakterilerin optimal pH limitleri oldukça değişiktir. Asidofilik bakteriler (Örn; Lactobacillus spp., Acetobacter spp.) pH 0.0 - 5.5, nötrofilik bakteriler pH 5.5 - 8.0, alkalofilik bakteriler (Örn; Mycoplasma spp.,Vibrio spp.) ise pH 8.0 - 11.5 de ürer. Birçok patojen bakteri nötr ortamda (pH 7.0-7.4) optimal üreme gösterir.