大多数原核生物的基因组由双链DNA组成，在细胞质的一个称为核仁的区域内形成一个环状染色体。染色体被紧密地缠绕，或是超螺旋，以便有效地保存。原核生物还含有其他称为质粒的环状DNA片段。这些质粒比染色体小，通常携带赋予适应性功能的基因，如抗生素抗性。

细菌基因组多样性

尽管细菌基因组比真核生物基因组小得多，但它们在大小和基因含量上有很大的差异。已知最小的细菌基因组之一是生殖支原体，它是一种性传播病原体，可导致人类泌尿和生殖道感染。生殖支原体基因组长580076对，由559个（476个编码，83个非编码）基因组成。在光谱的另一端是一种特殊的纤维囊菌，一种土壤细菌。对于一个长14782125对碱基的细菌来说，纤维囊菌的基因组是巨大的，11599个基因编码。

细菌能从质粒中获得抗药性

在发现抗生素之前，由于无法阻止简单的细菌感染，轻伤可能会变成致命伤。1928年青霉素的发现开创了抗生素时代，其特点是医疗改革和预期寿命的提高。然而，抗生素在人类和农业动物中的过度使用已经导致一些细菌对抗生素产生耐药性，使它们变得不那么有效或无效。抗生素抗性基因可以携带在质粒上，这是个问题，因为许多细菌可以通过一种叫做细菌结合的过程与远缘物种交换质粒。因此，抗生素耐药性可以在细菌种群中迅速传播，突出了开发新抗生素的迫切需要。