Bakterie to mikroskopijne organizmy, zwykle jednokomórkowe, charakteryzujące się brakiem utworzonego jądra komórkowego. Ukazuje się wszędzie: w glebie, wodzie, powietrzu, wewnątrz i na powierzchni ciał organizmów żywych i martwych. Po raz pierwszy opisany przez A. Leeuwenhoeka. Znaczenie bakterii jest ogromne. Uważa się, że są to pierwsze organizmy, które pojawiły się na Ziemi i stworzyły warunki do dalszego rozwoju życia. Uczestniczą w obiegu substancji w przyrodzie, w tworzeniu żyznej warstwy gleby (niektóre bakterie glebowe) oraz utrzymują równowagę dwutlenku węgla w atmosferze. Bakterie brodawkowe wzbogacające glebę w azot przyczyniają się do wzrostu plonów rolnych. uprawy Bakterie kwasu mlekowego, bakterie kwasu octowego itp. są szeroko stosowane w biotechnologii. Bakterie gnilne są naturalnymi sanitariuszami. Jednocześnie bakterie gnilne i chorobotwórcze powodują znaczne szkody. Te pierwsze powodują psucie się żywności, paszy itp., drugie – choroby roślin, choroby zakaźne zwierząt i ludzi. Bakterie flory jelitowej (mikroflory) zwierząt i człowieka (a u przeżuwaczy – żołądka) biorą udział w prawidłowym trawieniu pokarmu u swoich żywicieli.
Kształt bakterii jest inny: pręcikowy (pałeczki), kulisty (cocci), zawiły (vibrios), spiralny (krętki) itp. Prątki mogą być łączone w łańcuchy (patogeny błonicy, dur brzuszny, gruźlica). Cocci mogą również pojawiać się w łańcuchach (paciorkowce) lub skupiskach (gronkowce). Istnieją gatunki składające się z dwóch komórek (gonokoki), wielokomórkowe (trichobakterie, bakterie siarkowe, bakterie żelazowe).
Obowiązkowe organelle to: aparat jądrowy, cytoplazma, błona cytoplazmatyczna.
Opcjonalnymi (drobnymi) elementami strukturalnymi są: ściana komórkowa, torebka, zarodniki, pilusy, wici.
W centrum komórki bakteryjnej znajduje się nukleoid- formacja jądrowa, najczęściej reprezentowana przez jeden chromosom w kształcie pierścienia. Składa się z dwuniciowego DNA. Nukleoid nie jest oddzielony od cytoplazmy błoną jądrową.
Cytoplazma- złożony układ koloidalny zawierający różne wtrącenia pochodzenia metabolicznego (ziarna wolutyny, glikogenu, ziarnistości itp.), rybosomy i inne elementy układu syntezy białek, plazmidy (DNA pozanukleoidowe), mezosomy (powstające w wyniku inwazji błonę cytoplazmatyczną do cytoplazmy, uczestniczą w metabolizmie energetycznym, sporulacji, tworzeniu przegrody międzykomórkowej podczas podziału).
Błona cytoplazmatyczna ogranicza cytoplazmę na zewnątrz, ma budowę trójwarstwową i spełnia szereg ważnych funkcji - barierową (tworzy i utrzymuje ciśnienie osmotyczne), energetyczną (zawiera wiele układów enzymatycznych - oddechowy, redoks, przeprowadza transfer elektronów), transportową (przenoszenie różnych substancji do komórki i z komórki).
Ściana komórkowa- jest nieodłącznym elementem większości bakterii (z wyjątkiem mykoplazm, acholeplazm i niektórych innych mikroorganizmów, które nie mają prawdziwej ściany komórkowej). Pełni szereg funkcji, przede wszystkim zapewniając ochronę mechaniczną i stały kształt komórek, z jej obecnością w dużej mierze związane są właściwości antygenowe bakterii. Składa się z dwóch głównych warstw, z czego zewnętrzna jest bardziej plastyczna, wewnętrzna jest sztywna.
Bakterie rozmnażają się bardzo szybko (wiele co 20–30 minut), dzieląc komórkę na dwie części. Przy takim tempie rozmnażania z jednej komórki w ciągu 6 godzin może powstać 250 tysięcy bakterii. W niesprzyjających warunkach u wielu bakterii zawartość komórki oddziela się od błony, zagęszcza i przykrywa nową błoną. W rezultacie powstają stabilne zarodniki, które są w stanie wytrzymać długotrwałe suszenie i ogrzewanie. 100°C i ekstremalne chłodzenie. Zatem zarodniki patogenu wąglika przeżywają 30–50 lat. Bakterie i ich zarodniki mogą być przenoszone przez wiatr, wodę i inne środki. Niektóre bakterie są nieruchome, podczas gdy inne mają wici, które pozwalają im się poruszać.
Niektóre bakterie mogą rosnąć i rozmnażać się tylko w obecności tlenu (tlenowce), inne – przy jego braku (beztlenowce obowiązkowe), a jeszcze inne mogą istnieć zarówno w jego obecności, jak i przy jego braku (beztlenowce fakultatywne). Dobrze znane procesy fermentacji i rozkładu zachodzą przy udziale bakterii beztlenowych rozkładających odpowiednie węglowodany i białka. Rozkład martwych roślin i zwierząt przez bakterie jest najważniejszym ogniwem biogeochemicznych cykli węgla, tlenu, azotu, siarki i innych pierwiastków, a także krążenia substancji w całej biosferze.
W zależności od rodzaju struktury ściany komórkowej i w zależności od wybarwienia specjalną metodą, bakterie dzieli się na bakterie Gram-ujemne, do których zaliczają się sinice, i bakterie Gram-dodatnie, a także archaebakterie i mykoplazmy (bakterie nieposiadające ściany komórkowej i ograniczone jedynie przez błonę plazmatyczną).
Sporulacja to sposób na zachowanie niektórych typów bakterii w niesprzyjających warunkach środowiskowych. W cytoplazmie powstają endospory, są to komórki o niskiej aktywności metabolicznej i dużej odporności (odporności) na suszenie, czynniki chemiczne, wysoką temperaturę i inne niekorzystne czynniki środowiskowe. Wysoka odporność związana jest z dużą zawartością soli wapniowej kwasu dipikolinowego w otoczce zarodników. Lokalizacja i wielkość zarodników jest różna u różnych mikroorganizmów. Głównymi fazami „cyklu życiowego” są sporosporulacja (obejmująca etap przygotowawczy, etap prespor, tworzenie skorupy, dojrzewanie i spoczynek) oraz kiełkowanie zakończone utworzeniem formy wegetatywnej. Proces sporulacji jest zdeterminowany genetycznie.
Z reguły saprofity nie powodują chorób, ale istnieją drobnoustroje, które prowadzą saprofityczny tryb życia, ale mimo to mają właściwości patogenne dla ludzi.
Rola bakterii w obiegu substancji
1) Mineralizując pozostałości roślinne i zwierzęce, mikroorganizmy uczestniczą w krążeniu wszystkich pierwiastków chemicznych tworzących żywe komórki.
2) Biomasa roślin i zwierząt rozkładana jest przez mikroorganizmy zdolne do wykorzystania celulozy, pentoz, skrobi, ligniny, substancji pektynowych, ostatecznie do dwutlenku węgla i wody. Dwutlenek węgla jest następnie wykorzystywany przez rośliny podczas fotosyntezy.
3) Bakterie biorą udział w cyklu azotowym. Podczas mineralizacji białek zwierzęcych i roślinnych bakterie gnilne wytwarzają amoniak, który jest utleniany przez bakterie nitryfikacyjne do azotynów, a następnie do azotanów. Zarówno sole amonowe, jak i azotany służą jako źródło pożywienia azotowego dla roślin wyższych, które syntetyzują białka ustrojowe
4) Bakterie przeprowadzają utlenianie żelaza i manganu, osadzanie soli wapnia, utlenianie metanu i wodoru, niszczenie skał przez produkty odpadowe itp. Wszystko to pozwala nam uznać aktywność bakterii za potężny czynnik geologiczny .