A baktériumok (Bacteria) egysejtű, többnyire néhány mikrométeres sejtes mikroorganizmusok. Változatos megjelenésűek: sejtjeik gömb, pálcika, csavart alakúak lehetnek. A mikrobiológia egyik ága, a bakteriológia foglalkozik a baktériumok tudományos és élettani vizsgálatával.
A Föld minden élőhelyén megtalálhatóak a baktériumok: a vízben, a szárazföldön vagy a levegőben, még mélytengeri hőforrásokban és nukleáris hulladékban is. Egy gramm talaj kb. 40 millió, egy milliliter felszíni víz egymillió baktériumsejtet tartalmaz. A Földön pedig összesen mintegy 5 kvintillió (5 × 1030) baktérium élhet. A baktériumok alapvető szerepet töltenek be a bioszféra anyagforgalmában, mint például a légköri nitrogén megkötésében. Ennek ellenére a baktériumfajok nagy részét nem ismerjük: a baktériumtörzsek fele rendelkezik csak olyan fajokkal, amelyek laboratóriumi körülmények között tenyészthetők.
Valamivel több baktérium van az emberi testben, mint emberi sejt. A legtöbb baktérium a bőr felszínén és az emésztőrendszerben található. A baktériumok nagy része ártalmatlan vagy hasznos, de akad néhány fertőző megbetegedést kiváltó patogén (kórokozó) baktérium is, mint például a kolera, szifilisz, lépfene, lepra vagy a pestis kórokozója. Gyakori és súlyos bakteriális megbetegedés a tuberkulózis (TBC), amely évente kétmillió embert öl meg nagyrészt Afrikában, a Szaharától délre eső területeken. A fejlett országokban antibiotikumokat használnak a fertőzések leküzdésére. Ezek túlzásba vitt használata, különösképpen pedig a baktériumok széles körére ható antibiotikumok kiterjedt használata eredményeként egyre több antibiotikumellenálló típus fejlődött ki. Ennek egy speciális esete figyelhető meg a Clostridioides difficile baktériumnál. Az antibiotikum-ellenállás elterjedéséhez hozzájárult ezeknek a gyógyszereknek a helytelen használata, az orvosi előírás pontos betartásának elhanyagolása (lásd lejjebb).
Az iparban a szennyvíztisztításban, a tejtermékek gyártásában, az antibiotikumok és más szerves anyagok előállításában használnak baktériumokat.
A baktériumok prokarióta szervezetek, tehát szemben az állatokkal és más eukariótákkal, nincs sejtmagjuk és más membránnal határolt sejtszervecskéjük. Ámbár hagyományosan baktériumnak neveznek minden prokariótát, a tudományos nevezéktan az utóbbi pár évben megváltozott, miután molekuláris biológiai módszerekkel a prokariótákat sikerült két alapvetően eltérő felépítésű és származású csoportra különíteni. Ez a két domén az Archaea és a Bacteria.
A bakteriológia története
thumb|240px|right|Anton van Leeuwenhoek, mikroszkópja segítségével először figyelt meg baktériumot Az első baktériumokat Anton van LeeuwenhoekLeeuwenhoek nevét illetően az Anton, Antony és Antonie van Leeuwenhoek írásforma is ismeretes holland természettudós pillantotta meg 1674-ben, egy saját maga által készített egylencsés, kétszázszoros nagyításra képes mikroszkópban. Megfigyeléseit a Királyi Társasághoz írt leveleiben publikálta. Maga a baktérium elnevezés a görög βακτηριον szóból származik, melynek jelentése „kis pálca”;Etymology of the word “bacteria” Online Etymology dictionary. a nevet Christian Gottfried Ehrenberg javaslatára 1828-ban vezették be.
A 19. század második felében Louis Pasteur bizonyította a mikrobák szerepét az erjedéssel, rothadással és fertőzésekkel kapcsolatban. Pasteur nyomán Joseph Lister angol sebész 1865-ben felismerte, hogy a sebfertőzés okozói is baktériumok és orvosi műszereit karbolsavval sterilizálta. Ugyanebben az évben halt meg Semmelweis Ignác magyar szülész-nőgyógyász, aki 1847-ben állati eredetű „bomlott szerves anyag” nyílt sérülésekre való átvitelével magyarázta, és klórmeszes kézfertőtlenítéssel akadályozta meg a gyermekágyi láz (Streptococcus sebfertőzés) kialakulását.
Robert Koch 19. századi német orvosbiológus nevéhez fűződik számos baktériumfaj azonosítása. Különböző laboratóriumi technikái (például a lemeztenyészet) segítségével elkülönítette és azonosította a tuberkulózis, lépfene és kolera kórokozóját. A tuberkulózissal végzett kutatásaiért Koch 1905-ben Nobel-díjat kapott.The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1905 Nobelprize.org A Koch-féle posztulátumok – a betegségek mikrobiális eredetére vonatkozó követelmények – ma is használatban vannak.
Habár már a 19. században ismert volt, hogy számos betegséget baktériumok okoznak, sokáig nem sikerült hatásos antibakteriális kezelést kidolgozni. 1910-ben Paul Ehrlich fejlesztette ki az első antibiotikumot. A szifilisz kórokozóját, a Treponema pallidum nevű spirochaetát szelektíven festő anyagban cserélt ki komponenseket oly módon, hogy az új keverék a patogént szelektíven elpusztította. Ehrlich szintén Nobel-díjat kapott az immunológia területén végzett munkájáért, és élen járt a különböző baktériumok kimutatására és azonosítására használt festési eljárások kidolgozásában. Az ő munkái képezték alapját a Gram-festésnek és a Ziehl–Neelsen-festésnek is.Biography of Paul Ehrlich Nobelprize.org
A baktériumok tanulmányozásában jelentős lépés volt Carl Woese azon felismerése 1977-ben, hogy az Archaeák a baktériumoktól eltérő evolúciós vonalat képviselnek. Ez az új filogenetikus osztályozás a 16S riboszomális RNS szekvenálásán alapult, és a prokariótákat két evolúciós doménre osztotta, kialakítva így a 3 doménes rendszert.
Eredet és evolúció A mai baktériumok ősei egysejtű mikroorganizmusok, a Föld első életformái voltak, melyek 4 milliárd évvel ezelőtt éltek. Mintegy 3 milliárd éve az összes élőlény mikroszkopikus méretű volt, a baktériumok és Archaea domén ősi képviselői voltak az élet domináns formái. Habár léteznek bakteriális kövületek, mint például a Sztromatolitok, a jellegzetes morfológiai jegyek hiánya nem teszi lehetővé, hogy a bakteriális evolúciót, vagy egy bizonyos baktériumfaj eredetét rajtuk keresztül lehessen tanulmányozni. A genetika azonban lehetővé teszi a bakteriális törzsfejlődés rekonstruálását, és ezek a kutatások arra utalnak, hogy a baktériumok az Archaea vonaltól elválva kezdtek el külön úton fejlődni. A baktériumok és az Archaea utolsó közös ősei valószínűleg azok a termofil szervezetek lehettek, melyek 2,5–3,2 milliárd évvel ezelőtt éltek.
A második nagy evolúciós szétválásban, az archeák és az eukarióták szétválásában is szerepet játszottak a baktériumok. Az eukarióták akkor jelentek meg, amikor ősi baktériumok endoszimbiózisra léptek az eukarióta sejtek őseivel, melyek maguk is feltehetően az Archea csoport tagjai voltak. Ennek során az ősi forma bekebelezett egy alfa-proteobaktériumot (melyből később a mitokondrium lett) és egy cianobaktériumszerű organizmust (melyből később a színtest lett). Ezt az ún. endoszimbionta-elméletet Lynn Margulis (1938–) amerikai kutató 1967-ben publikálta először. Margulis szerint a bekebelezett kisebb prokarióta sejtek tovább éltek a sejten belül, és az együttélés sikeres sejtkapcsolatnak bizonyult. Az elmélet bizonyítéka lehet az, hogy a mitokondrium és a színtest bakteriális méretű; saját örökítőanyaggal rendelkeznek, ami a prokariótákhoz hasonlóan kör alakú DNS; saját enzimatikus apparátussal rendelkeznek és osztódásuk a sejt osztódásától független.
Morfológia right|thumb|350px|A baktériumok sejtjeinek felépítése és elrendeződése változatos képet mutat. A baktériumok alakja és mérete nagyon változatos képet mutat. A baktériumsejtek az eukarióta sejteknél kb. 10-szer kisebbek, leggyakrabban 0,5–5 mikrométer a hosszúságuk. Azonban akad néhány faj, mint például a Thiomargarita namibiensis és a Epulopiscium fishelsoni, melyek akár a fél milliméteres nagyságot is elérik, és szabad szemmel is láthatóak. A legkisebb baktériumok a Mycoplasma nemzetségbe tartozó fajok; mindössze 0,3 mikrométeres méretük megegyezik a legnagyobb vírusok méretével.
A legtöbb baktériumfaj gömb vagy pálcika alakú. A gömb alakúak másik neve coccus a görög kókkos szó után, mely magot jelent. A pálcika alakúak másik neve bacilus, a latin baculus, pálca szóból származtatva. Tipikus képviselőjük a kólibacilus (Escherichia coli). Néhány pálcika alakú baktérium hajlott vessző alakú (más néven komma vagy vibrio alak), mint a koleravibrio (Vibrio cholerae). A spirillumok merev csavar alakú baktériumok. A dugóhúzó alakú, hosszú és nagyon vékony spirochaeták sejtfala nem merev, ezért mozgás közben elhajolnak. Kevés tetraéder vagy kocka alakú fajt is ismernek. A baktériumok alakját a bakteriális sejtfal és a citoszkeleton (sejtváz) határozza meg. Az alak alapvetően befolyásolja, hogy a baktérium hogyan tud táplálékot szerezni, letapadni, folyadékban úszni, vagy támadói elől elmenekülni. A sejtfallal eredetileg rendelkező, de azt elveszített, L-forma baktériumegyedek ezért a kiindulási baktérium alakjától függetlenül gömb vagy szferoid alakúak.
Számos baktériumfaj egyetlen sejtként éli le életét, mások jellegzetes mintázatot alkotva társulnak és csoportokat vagy telepeket képeznek egymással: a Neisseria fajok párokat (diploidokat) képeznek, a Streptococcusok láncot alkotnak, a Staphylococcusok szőlőfürtszerűen csoportosulnak. A baktériumok fonalszerűen megnyúlhatnak, mint például az Actinobacteria. A fonál alakú baktériumokat gyakran tok veszi körül, mely számos egyedülálló sejtet is tartalmaz. Bizonyos fajok, mint a Nocardia nemzetség, összetett elágazó fonalakat formáz, mely megjelenésre hasonlít a gombák micéliumára.
thumb|300px|left|A prokarióta sejtek mérettartománya, a többi organizmushoz és biomolekulához viszonyítva
A baktériumok gyakran tapadnak különféle felületekhez és egybefüggő bevonatot, biohártyát (biofilm) vagy baktériumszőnyeget alkotnak. A bevonat vastagsága néhány mikrométertől a fél méterig terjedhet, és benne több baktériumfaj, valamint a Protista és az archeák képviselői is előfordulhatnak. A bevonatban élő baktériumok sejtjei és a sejten kívüli komponensek bonyolult módon rendeződnek el, másodlagos struktúrákat, például mikrokolóniákat hoznak létre, melyeken keresztül csatornák rendszere biztosítja, hogy a tápanyagok megfelelő módon jussanak el az egyes sejtekhez. Természetes körülmények között, mint például a földben és a növények felületén a baktériumok többsége bevonatot alkotva található meg. A biohártya fontos a krónikus bakteriális fertőzéseknél, vagy a beültetett orvosi eszközöknél fellépő fertőzéseknél, mert a baktériumokat megvédi, és így sokkal nehezebben pusztíthatók el, mint az egyedi sejtek.
Néha még összetettebb morfológiai változások is lehetségesek. Aminosavhiány esetén a myxobaktérium (Myxobacteria) fajok sejtjei egymás felé vándorolnak, összetapadnak és akár 500 mikrométer hosszú, fajra jellemző alakú és színű termőtestet formáznak, melyekben közel 100 000 baktériumsejt található. A termőtestben a baktériumok már külön feladatokat is végeznek a többsejtű szerveződés egyik egyszerű típusaként. Például kb. minden tizedik sejt a termőtest felszínére vándorol, és egy speciális állapotú sejtté, ún. myxospórává alakul. A myxospórák a kiszáradásnak és a káros környezeti feltételeknek jobban ellenállnak, mint a normális sejtek (kitartó képlet).
Felépítés thumb|320px|right|Tipikus baktériumsejt felépítése
Sejten belüli struktúrák A bakteriális sejtet lipidmembrán, más néven sejtmembrán burkolja, mely egyrészt határolja a sejttartalmat, másrészt akadályt képez, és a tápanyagokat, fehérjéket és a citoplazma egyéb életfontosságú alkotórészeit a sejten belül tartja. A sejtmembrán szoros kapcsolatban áll a sejtet kívülről határoló sejtfallal. A foszfolipidekből és fehérjékből álló kettős hártya szerepe sokrétű: a DNS a mezoszómához tapad a membránon; a légzési enzimek is a membrán lemezes betüremkedéseiben helyezkednek el, illetve a bioszintetikus, metabolikus reakciók egy része is a hártya mentén folyik.