Homeostase refererer til selvregulerende processer, som levende organismer bruger til at opretholde deres interne stabilitet og dermed garantere deres overlevelse. Bakterier kan også selvregulere og tilpasse sig de stadigt skiftende miljøforhold, der omgiver dem. De vigtigste homøostatiske processer, der garanterer overlevelse af bakterier, inkluderer jern- og metalhomeostase, pH-homeostase og membranlipidhomeostase.
Iron Homeostase
Jern er afgørende for de fleste bakterier, men i store mængder kan det være giftigt. Bakterier kan opnå jernhomeostase selv i miljøer med lave mængder af dette element. I denne situation bruger nogle bakterier specialiserede proteiner, som maksimerer optagelsen af jern. Patogene bakterier, der lever i det humane blod, kan opretholde deres jernhomeostase ved hjælp af værtens hæmoglobin eller andre jernkomplekser. Bakterier har også proteiner, såsom ferritin, som de brugte til at opbevare jern som en intracellulær reserve. I miljøer med toksiske niveauer af jern bruger bakterier deres jernafgiftningsproteiner (Dps), som beskytter deres kromosom mod skader.
Metal-homeostase
Ud over jern kan bakterier registrere de eksterne niveauer af andre grundstoffer, såsom bly, cadmium og kviksølv. Metalsensorer er komplekse proteiner, der findes i nogle bakterier, som kan fornemme og regulere de indre niveauer af både giftige tungmetaller og gavnlige metalioner. Det humane patogen Mycobacterium tuberculosis og jorden, der bor Streptomyces coelicolor, har mere end ti metalsensorer.
PH Homeostase
Stoffets surhedsgrad måles gennem dets pH. Selvom de fleste bakteriearter kræver eksterne pH-niveauer nær neutral eller 7, kan bakterier kaldet ekstremofile leve i miljøer med pH-værdier under 3 eller sure eller over 11 eller alkali. Bakterier har mekanismer til registrering af eksterne ændringer i pH. Den komplekse pH-homeostase af de fleste bakterier giver dem mulighed for at tolerere eksterne pH-værdier, der adskiller sig fra deres indre surhedsniveauer.
Membranlipidhomeostase
Membranen af bakterier indeholder forskellige typer proteiner og lipider. Bakterier kan justere lipidsammensætningen i deres membraner og derved ændre deres permeabilitet. Bakteriers evne til at kontrollere lipidkonstruktionen i deres membraner kaldes membranlipidhomeostase og giver dem mulighed for at overleve i en lang række miljøer.