Rekombinantne bakterije su bakterije koje su podvrgnute genetskom inženjeringu. To znači da je njihova DNK promijenjena uvođenjem nove DNK. Takve bakterije bile su od ogromne vrijednosti u biološkim istraživanjima, te za industrijsku i ekološku uporabu.
Nova DNK se često uvodi u neku vrstu prijenosnika koji je poznat kao vektor. To može biti plazmid ili virus. Plazmid ima neku vrstu selektabilnog markera, tako da će ga stanice nastaviti proizvoditi. Često je to rezistencija na antibiotike. Također je moguće uvesti gen izravno u vlastitu DNK bakterije.
Često se novi gen klonira u mikroorganizmu, a često i u bakterijama. Laboratorijski štakor u svijetu bakterija je Escherichia coli, koja se obično nalazi u našim crijevima. Mnogi sojevi E. coli dostupni su za pokuse kloniranja.
Dostupni su mnogi kompleti za kloniranje koji olakšavaju visoku razinu ekspresije proteina koji proizvodi klonirani gen u E. coli. To je poznato kao pretjerana ekspresija. U temeljnim istraživanjima takve tehnike pomažu osigurati dovoljno materijala za proučavanje funkcije i svojstava produkta gena.
Tehnike prekomjerne ekspresije u rekombinantnim bakterijama bile su od velike koristi za različite industrije. Omogućili su proizvodnju materijala koje je vrlo teško izdvojiti iz prirodnih izvora. Također, izoliranje spojeva od ljudi riskira širenje bolesti. Mnogi proteini od medicinske važnosti komercijalno su proizvedeni na ovaj način. Inzulin, ljudski hormon rasta i lijek protiv anemije eritropoetin su neki od primjera.
Mnoge druge vrste bakterija mogu se genetski mijenjati. To uključuje one koji mogu živjeti u ekstremnijim ekološkim uvjetima, kao što su onečišćene otpadne vode. Često proces stvaranja kemikalije ili degradacije traje nekoliko različitih kemijskih koraka. Znanstvenici su uspjeli izraditi neke rekombinantne bakterije s genima za čitave putove za biosintezu ili biorazgradnju spojeva.
Genetski promijenjene bakterije pronalaze primjenu u bioremedijaciji. Ovo je praksa korištenja organizama za liječenje onečišćenja koje su napravili ljudi. Desetljećima se bakterije i gljive koriste za pročišćavanje otpadnih voda i dekontaminaciju vode i tla prožetih organskim zagađivačima. S dolaskom genetskog inženjeringa, međutim, moguće je dizajnirati rekombinantne bakterije za razgradnju zagađivača u uvjetima koji bi nepromijenjeni mikroorganizmi mogli smatrati nepovoljnim.
Bakterije su posebno vješta u preuzimanju otrovnih metala. Obrada kontaminiranog tla i krutog otpada općenito se obavlja u velikom spremniku poznatom kao bioreaktor. Ovo je način zadržavanja rekombinantnih bakterija, tako da one ne pobjegnu u okoliš. Također olakšava optimizaciju uvjeta okoliša na one koji pogoduju rastu bakterija. Također, mogu se stvoriti novi sojevi bakterija za razgradnju spojeva koji su prije bili vrlo otporni na razgradnju.