Ein bakterielles Genom ist die Sammlung der gesamten genetischen Information eines Bakteriums. Im Wesentlichen bestimmt es, wie ein Bakterium aussieht und funktioniert, sowohl äußerlich als auch innerlich. Diese genetische Information ist in Gene organisiert, die in der Desoxyribonukleinsäure (DNA) des Organismus kodiert sind. Diese Gene sind weiter in Chromosomen organisiert. Tatsächlich ist das Wort „Genom“ eine Kombination aus den Wörtern „Gen“ und „Chromosom“. Obwohl es viele verschiedene Variationen der Genomstruktur in verschiedenen Organismen gibt, sind alle Bakterien haploid, dh sie besitzen nur ein Chromosom. Somit ist die gesamte genetische Information, die in einem bakteriellen Genom enthalten ist, in einem einzigen Chromosom enthalten.
Das Chromosom eines Bakteriums besteht aus Basenpaaren von Nukleotiden, den grundlegenden Strukturkomponenten der DNA. In der DNA existieren nur vier Nukleotide – Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin. Diese Nukleotide verbinden sich immer auf die gleiche Weise – Adeninbindungen mit Thymin und Guaninbindungen mit Cytosin. Alle vier zusammen bilden ein sogenanntes „Basenpaar“.
Bakterielle Genome können eine beliebige Anzahl von Basenpaaren enthalten. Einige Bakteriengenome enthalten weniger als 200,000 Basenpaare, während andere über 12 Millionen Basenpaare enthalten. Folglich ist die Anzahl der in Bakterien gefundenen Gene sehr variabel, wobei je nach Spezies zwischen 575 und 5,500 Gene in Bakterien gemeldet werden. Zum Vergleich: Das menschliche Genom enthält über 3 Milliarden Basenpaare und etwa 23,000 Gene.
Interessanterweise sind die meisten bakteriellen Genome in einer kreisförmigen chromosomalen Struktur organisiert. Der Mensch hingegen hat eine lineare Chromosomenstruktur. Die zirkuläre Struktur eines bakteriellen Genoms ermöglicht jedoch, dass seine DNA-Replikation an derselben Stelle beginnt und endet – ein Merkmal, das in den linearen Genomen anderer Organismen nicht zu sehen ist.
Als Organismen, die sich ungeschlechtlich vermehren, sind Bakterien im Wesentlichen Klone mit identischer DNA wie das Genom ihrer Eltern. Veränderungen im Genom eines Bakteriums, auch Evolution genannt, können entweder durch genetische Rekombination oder durch Mutationen hervorgerufen werden. Mutationen können entweder durch Fehler bei der DNA-Replikation oder durch Exposition gegenüber Mutagenen auftreten, die beeinflussen, wie Nukleotide miteinander interagieren. Bakterien können auch genetische Informationen durch separate Prozesse austauschen und rekombinieren, die entweder als Transformation, Transduktion oder Konjugation bekannt sind, je nachdem, wie der genetische Austausch stattfindet. Veränderungen im Genom eines Bakteriums können zur Bildung einer neuen Spezies führen.
DNA-Sequenzierung ist die Bestimmung der Reihenfolge der Nukleotide in der DNA eines Organismus. Diese Informationen waren eine Schlüsselkomponente in der biologischen Forschung. Das erste Bakteriengenom, das vollständig sequenziert wurde, war das von Haemophilus influenzae, das eine Vielzahl opportunistischer Krankheiten wie Lungenentzündung, Meningitis und Atemwegsinfektionen verursachen kann. Es wurde 1995 vom Institut für Genomforschung erfolgreich sequenziert. Seit diesem Durchbruch wurden Hunderte von Bakteriengenomen sequenziert und Wissenschaftler forschen und sequenzieren weiterhin die Genome anderer Bakterien.