Vi khuẩn là những vi sinh vật có chuỗi ADN xoắn kép (ngoại trừ Mycoplasma) và vách tế bào. Hầu hết vi khuẩn sống ngoại bào, nhưng một số lại ưu tiên cư trú và nhân lên trong nội bào. Các mầm bệnh nội bào bắt buộc chỉ có thể phát triển, sinh sản và gây bệnh trong các tế bào của vật chủ. Ví dụ về các mầm bệnh này bao gồm Chlamydia, các loài Chlamydophila và rickettsiae. Các mầm bệnh nội bào nuôi cấy có thể sống và sinh sản bên trong hoặc bên ngoài tế bào vật chủ. Ví dụ về các mầm bệnh này bao gồm Salmonella typhi, loài Brucella, Francisella tularensis, N. gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Legionella và loài Listeria, Mycobacterium tuberculosis.
Nhiều vi khuẩn hiện diện ở người dưới dạng hệ vi sinh vật bình thường, thường có số lượng lớn và ở nhiều khu vực (ví dụ, trong đường tiêu hóa và da). Chỉ có một vài loài vi khuẩn là mầm bệnh của con người.
Vi khuẩn được phân loại theo các tiêu chí sau (xem thêm bảng phân loại: Phân loại các vi khuẩn gây bệnh thông thường.):
Hình thái học
Nhuộm soi
Sự bao bọc
Sự yêu cầu oxy
Hình thái học
Vi khuẩn có thể có dạng
Hình trụ (bacilli)
Hình cầu (cocci)
Xoắn ốc (spirochetes)
Một vài cầu khuẩn, nhiều loại trực khuẩn,và phần lớn xoắn khuẩn đều di chuyển được.
Nhuộm soi
Nhuộm Gram là vết nhuộm phổ biến nhất để xác định vi khuẩn nói chung. Vi khuẩn Gram dương giữ lại thuốc nhuộm tinh thể màu tím (có màu xanh đậm) sau khi cố định bằng iod, khử màu bằng cồn và nhuộm tương phản bằng safranin; vi khuẩn gram âm, không bắt thuốc nhuộm màu tím, thể hiện màu đỏ. Các vi khuẩn Gram âm có một màng ngoài bổ sung chứa lipopolysaccharide (endotoxin), làm tăng độc tính của chúng. (Đối với các yếu tố khác làm tăng tính gây bệnh của vi khuẩn, xem Các yếu tố tạo điều kiện thuận lợi cho sự xâm lấn của vi sinh vật.)
Phương pháp nhuộm Ziehl-Neelsen và Kinyoun là nhuộm acid để phát hiện phần lơn mycobacteria, đặc biệt là M. tuberculosis. Họ cũng có thể xác định được vi khuẩn gram dương Nocardia và các động vật đơn bào Cryptosporidia, Cyclosporavà Cystoisospora. Carbolfuchsin được áp dụng, tiếp theo là khử màu bằng axit clohidric và ethanol và sau đó phản quang với màu xanh methylene.
Nhuộm huỳnh quang (ví dụ, auramine-rhodamine) cũng xác định các sinh vật có tính axit, nhưng cần một kính hiển vi huỳnh quang đặc biệt.
Sự bao bọc
Một số vi khuẩn được bao bọc trong vỏ nang; đối với một số vi khuẩn có vỏ nang (ví dụ, Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae), vỏ nang này giúp bảo vệ chúng khỏi bị nuốt bởi các tế bào thực bào. Vỏ nang làm gia tăng sự độc tính của vi khuẩn.
Sự yêu cầu oxy
Vi khuẩn hiếu khí (hiếu khí bắt buộc) đòi hỏi oxygen để sản xuất năng lượng và phát triển trong môi trường nuôi cấy. Chúng tạo ra năng lượng bằng quá trình hô hấp tế bào hiếu khí.
Vi khuẩn kị khí (bắt buộc kị khí) không yêu cầu oxygen và không phát triển trong môi trường nuôi cấy nếu có không khí. Chúng sản xuất năng lượng bằng quá trình lên men và hô hấp kị khí. Vi khuẩn kỵ khí phổ biến ở hệ tiêu hoá, sinh dục nữ, kẽ răng miệng và các vết thương mạn tính kém tưới máu.
Vi khuẩn gây bện có thể phát triển có hoặc Không áp dụng oxy. Chúng tạo ra năng lượng bằng quá trình lên men hoặc hô hấp kỵ khí khi thiếu oxy và bằng hô hấp tế bào hiếu khí khi có oxy. Vi khuẩn microaerophilic thích sức căng oxy giảm (ví dụ, từ 2 đến 10%).
Chlamydiae là ký sinh trùng nội bào bắt buộc thu nhận năng lượng từ tế bào chủ và không tự sản sinh ra nó.