Құрылысы жағынан алғанда бактерия клеткасы қарапайым деуге болады. Бірақ оның құрылысының көптеген сыры әлі күнге дейін толық зерттеліп біткен жоқ. Бұған басты себеп олардың өте ұсақтығы және қоректену, тіршілік ету жағдайларына байланысты, тез өзгеріп отыратындығында. Сондықтан бактерия клеткаларын зерттегенде, оның тіршілік ету жағдайларының біршама бірдей және тұрақты болуын қатаң сақтаған жөн. Барлық бактерия клетка қабықшасынан, цитоплазмалық мембранадан және цитоплазмадан тұратыны анықталды. Цитоплазмада нуклеотидтер, мезосомдар, рибосомдар және зат алмасу процесі кезінде түзілетін түрліше заттар болады.
Клетка қабығы өте маңызды қызмет атқаратын күрделі құрылысты органоид. Ол шырышты заттардын тұрады. Бұл шырыш қабықша клетканың негізгі бөлігіне жатпайды. Кейде клеткаға өте төменгі немесе жоғары температура әсер еткенде пайда болады да, клетканы құрғап қалудан және басқа да зиянды заттардың әрекетінен қорғайды. Қанты мол ортада шырыш қабықшалар қалыңдап, клетка сыртында капсула түзеді.
Капсула негізінен полисахарид пен полипептидтен тұрады. Кейде оларда май заттары да табылып қалады. Осындайшырыш қабықшаның көбеюінен барып зооглея түзіледі. Сүт өнеркәсібінде мұндай жағдай пайда болса, сүт тағамдары тез арада бұзылып кетеді. Мұндай шырыш қабық азот бактерияларда да түзіледі.Клетка қабықшасын түрлі химиялық заттармен, ферментпен және ультрадыбыспен бұзуға болады. Сонда цитоплазмалық мембранамен қоршаған цитоплазманың пішіні шар тәрізді болып көрінеді. Сонымен клетка қабықшасы оның белгілі бір пішінін, ұстап тұрады және оны қолайсыз жағдайлардан аман сақтайды.
Клетка қабықшасы жалпы клетка құрақ затының 20 процентіне тең. Бактерия клеткасының әр түрлі бояуларды сіңіріп, боялуының өзі де осы клетка қабықшасына байланысты. Сонда боялған клеткаларды Грам- оң, ал боялмағандарын Грам- теріс деп атайды. Бұл 1884 жылы Дания оқымыстысы Грам ұсынған тәсіл. Клетка қабықшасында бояуды сіңіріп, ұстап тұратын зат — глюкопептид – муреин (ацети-глюкон).
Клетка қабықшасына іргелес цитоплазмалық мембрана орналасқан. Ол липидтердің екі қабатынан тұрады. Бұл қабаттың беттері ерекше белокпен қапталған. Мембрана клетка құрғақ затының 8-15 процентін алады. Сөйтіп ол клеткаға заттардың түсуін бақылайды, осмостық қысымды реттейді. Мембраның ойысуынан барып мезосома деп аталатын ерекше дене сонда клетканың құрғақ заты мен ферменттер орналасады. Бактерия клеткаларының қабықшасы полисахаридтер мен май тектес — липоидтардан тұрады. Кейбір бактериялар қабықшасында хитин деп аталатын азотты зат кездеседі.
Цитоплазма — химиялық құрамы күрделі, түссіз, қоймалжын зат. Оның құрамында белок, май, су, түрлі минерал заттар және ферменттер болады. Жас бактериялар клеткасында цитоплазма бүкіл клетканы алып жатады. Ал өскен клеткаларда қуыстар – вакуолялар көбірек түзіледі. Бактериялар цитоплазмасында басқа да заттар бар : олар гранулиза, гликоген, волшин, күкірт т.б. Бұлардың ішінде гранулиза мен гликоген азотсыз заттар. Олар ыдыраған кезде түрлі қанттарға айналады. Ал волшин азотты зат. Егер қоректік ортада органикалық азот көзі (аспарагин, пептон) мен фосфор қышқылы тұздары мол болса, онда бактерия клеткасында валшин біраз мөлшерде жиналады. Бактериялар клеткасында май да біраз мөлшерде кездеседі, ол клетка құрғақ затының 35-50 % алады.
Кейбір бактериялар клеткасында күкірт те болады. Тамшы түрінде кездесетін күкірт – клетканың қор заты болып есептеледі. Бактерия цитоплазмасында жоғары сатыдағы өсімдіктер клеткаларында кездесетін амин қышқылдарының барлығы дерлік бар. Осымен қатар онда рибонуклеин (РНҚ) және дезоксирибонуклеин (ДНҚ) қышқылдары болады. Рибонуклеин қышқылы цитоплазмадағы митохондрийде орналасады. Цитоплазманың ең маңызды қасиеті, онда белок синтезі жүреді. Бұл негізінен амин қышқылдары мен фосфор қышқылының қатысуымен рибосомаларда жүреді. Ал мезосомаларда заттардың тотығуына қажетті энергияға бай аденозин – ушфосфор қышқылының (АТФ) синтезі жүреді.
Цитоплазма – құрамы өне-бойы өзгеріп, жаңарып отыратын тірі материя. Мұнда тірі организмге тән ассимиляция және диссимиляция құбылыстары жүріп жатады. Цитоплазма қоршаған орта жағдайларының өзгеруіне өте сезімтал келеді. Орта температурасы 60 градус жылыдан асқанда, ол ұйыйды.
Қышқылдар, сілтілер және улы заттар оған қатты зиянын тигізеді.
Фотосинтездеуші бактериялардың цитоплазмасында тилокоид деген зат бар. Қышқыл күкірт бактерияларында олар клетка массасының 40-50% алып жатады. Тилакоидтар негізінен белоктар мен липидтерден тұрады. Онда хлорофилдер мен каратиноидтар сияқты фотосинтезге қажетті пигменттер кездеседі.
Ядро. Бактериялар клеткаларында ядроның болуы жайлы әр түрлі пікір бар. Бактериялардың кейбір түрлерінде ядро заттары (хроматин) цитоплазмада ұсақ дәндер күйінде шашырап жатады (диффузиялық ядро). Кейбір бактериялар клеткаларында хроматин дәндері белгілі бір жерге шоғырланып, кәдімгі ядро, яғни жекеленген ядро түзеді. Миксобактерияларда осындай жекелеген ядроларды кездестіруге болады.
Ядроның құрамы күрделі. Мұны басқаша нуклеотид деп те атап жүр. Ол клетканың орта шенінде орналасқан. Оның басты бөлігі дезоксинуклеопротеидтер. Нуклеопротеидтер екі бөліктен тұрады. Олардың бірі – ерекше белок болса, екіншісі тимонуклеин қышқылы. Соңғы жылдардағы зерттеулерге қарағанда ядро бір немесе бірнеше сопақша заттар – дезоксирибонуклеин қышқылынан (ДНҚ) тұратыны анықталды.
Мұның бактериялардың құрғақ затына шаққандағы 20-40 % дейін барады. ДНК-ны бактериялар хромосомы деп те атайды.
Нуклеин қышқылдары суда ыдырағанда фосфор қышқылына, пентозаға және құрамында азоты бар органикалық қалдыққа ажырайды.
Бактерия ядросындағы тимонуклеин қышқылының құрамында төрт нуклеотид бар (аденин, гуанин, цитозин, тимин). Бұлар өзара фосфор қышқылының молекулары арқылы байланысады.