У бактеріальної клітини синтезується близько 2000 різних білків, більшість яких міститься в цитоплазмі. Концентрація одних білків становить 10-8 М, тоді як інших - близько 2ґ10-4 М (від 10 до 200 000 молекул на клітину).

  Зовнішня поверхня зовнішньої мембрани в основному складається з ліпополісахаридів, які прикріплюються до розташовується там же ліпідів. До складу зовнішньої мембрани входять також білки. Внутрішня мембрана, звана цитоплазматичної, складається з багатьох білків, включених у подвійній фосфоліпідний шар. Іноді мембрани утворюють складки, що називаються Мезосома. Припускають, що вони беруть участь в реплікації бактеріальної клітини.

Третьою частиною «конверта» є пептидоглікановому шар, який безпосередньо представляє собою клітинну стінку товщиною близько 40 нм, що лежить між зовнішньою і внутрішньою ци-топлазматіческімі мембранами. Визначаючи форму бактеріальної клітини, пептидоглікановому шар в хімічному плані є одиночної складною молекулою, що містить полісахаридних ланцюга, пов'язані з короткими пептидами. Зовнішня мембрана прикріплена до пептидоглікановому шару великою кількістю (10е) молекул чи-попротеіда, білковий кінець яких ковалентно прикріплений до ді-амінопімеліновой кислоті пептидоглікану, тоді як їх ліпід-ний край «захований» в зовнішній мембрані. На частку мембран і клітинної стінки припадає близько 20% всього клітинного білка.

Простір між зовнішньою і внутрішньою мембраною, що містить пептидоглікановому шар, носить назву периплазмі-тичного простору. Розчинення клітинних стінок супроводжується утворенням так званих протопластів, що зберігають лише внутрішню мембрану. Ці структури широко використовують в експериментальній роботі.

На поверхні клітинної стінки в бактерій багатьох видів можуть бути джгутики або джгутики й пили, а зовні від клітинної стінки може бути також капсула, як, наприклад, у пневмококів. Ці структури мають діагностичне значення.

Основна речовина-бактерій представлено цитоплазмою, що є розчином білка, концентрація якого становить 200 мг / мл. У цитоплазмі бактерій є ядерна область, яку через відсутність мембрани називають нуклеотидів. У цій області виявляють волокна діаметром 3-5 нм, що представляють собою скорочення подвійні ланцюги одиночної кільцевої молекули ДНК. Ці ланцюга ДНК розглядають як одиночної хромосоми. У більшості випадків у бактерій дійсно виявляють по одній кільцевої хромосомі, однак у бактерій ряду видів знайдено за два кільцевих хромосоми (Rhodobacter sphaeroides, Brucella melitensis, Leptospira interrogans, Pseudomonas cepaeia), що розрізняються за розмірами (одна з них є великий, інша малої), у Agrobacterium tumefaciens одна з двох хромосом є лінійною.

Секвенування ДНК ряду прокаріотів показало, що їх геноми, всупереч простоті, характеризуються унікальністю.