Bakterien sind einzellige Organismen, die eine prokaryontische Zellstruktur aufweisen. Während sich Bakterienzellen in einigen Strukturelementen wie Größe und Form unterscheiden, teilen sie alle die gemeinsamen Merkmale von Prokaryonten. Prokaryontische Zellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie keine Kerne oder andere durch Membranen gebundene Organellen aufweisen.
Die Bakterienzelle wird von einer Zellwand geschützt und eingeschlossen, die aus Peptidoglykan, einem Zucker- und Proteinpolymer, besteht. Bakterien mit dicken Zellwänden werden als grampositiv bezeichnet, während solche mit dünnen Zellwänden, die von einer Lipidmembran umgeben sind, als gramnegativ bezeichnet werden. Die Zellwand schützt die Zelle vor den Auswirkungen des Turgordrucks, der aus der höheren Konzentration des gelösten Stoffes in der Zelle im Vergleich zur Umgebung der Zelle resultiert.
Einige Bakterienzellen haben äußere Strukturen. Flagellen, lange, flexible Gebilde aus dem Protein Flagellin, ragen aus der Zellwand heraus und verleihen der Bakterienzelle zusätzliche Beweglichkeit. Pili und Fimbrae sind kurze Proteinröhrchen, die unter Proteobakterien vorkommen und es der Bakterienzelle ermöglichen, sich an ein Substrat oder eine andere Bakterienzelle anzuheften.
Die Zellmembran trennt das Zytoplasma oder die innere Flüssigkeit der Zelle von der Zellwand. Diese Membran fungiert als Mediator beim Transport von Material in die und aus der Zelle. Die bakterielle Zellmembran ist eine Phospholipid-Doppelschicht, die aus Fettsäuren besteht und nur für bestimmte Ionen und Moleküle durchlässig ist.
Das Innere der Bakterienzelle ist ziemlich einfach, da prokaryontische Zellen nicht viele innere Strukturen enthalten. Die genetische Information einer Bakterienzelle ist in einer superspiralisierten Struktur von Desoxyribonukleinsäure (DNA) kodiert, die in der als Nukleoid bekannten Region suspendiert ist. Das Bakterienchromosom ist normalerweise kreisförmig.
Andere kleine DNA-Stücke, die als Plasmide bekannt sind, schwimmen unabhängig vom Hauptchromosom unabhängig im Zytoplasma. Diese Fragmente kodieren für nicht-essentielle Merkmale und können zwischen Bakterien ausgetauscht werden. Das Fehlen eines membrangebundenen Kerns ermöglicht es der DNA in einer Bakterienzelle, direkter mit Ribosomen zu interagieren, die für den Translationsprozess oder die Übertragung genetischer Daten verantwortlich sind.
Ribosomen und das Bakterienchromosom sind die grundlegendsten intrazellulären Strukturen im Zytoplasma einer Bakterienzelle, obwohl einige Bakterienarten kompliziertere Strukturen aufweisen. Einige Arten von bakteriellem Plankton haben beispielsweise Gasbläschen in ihren Zellen, die es ihnen ermöglichen, ihren Auftrieb im Wasser anzupassen. Strukturelle Filamente, die ein Zytoskelett umfassen, wurden auch in Bakterienzellen beobachtet.