A homeosztázis olyan önszabályozó folyamatokra utal, amelyeket az élő organizmusok belső stabilitásuk fenntartása érdekében használnak, garantálva ezzel túlélésüket. A baktériumok önszabályozhatnak is, alkalmazkodva az őket körülvevő, folyamatosan változó környezeti feltételekhez. A baktériumok túlélését garantáló fő homeosztatikus folyamatok közé tartozik a vas és a fém homeosztázis, a pH-homeosztázis és a membrán-lipid homeosztázis.
Vas homeosztázis
A vas létfontosságú a legtöbb baktérium számára, de nagy mennyiségben mérgező lehet. A baktériumok még olyan környezetben is elérhetik a vas homeosztázisát, ahol alacsony az elemmennyiség. Ebben a helyzetben néhány baktérium speciális fehérjéket használ, amelyek maximalizálják a vas felszívódását. Az emberi vérben élő patogén baktériumok fenntarthatják vas homeosztázisukat a gazda hemoglobinjának vagy más vas-komplexeinek felhasználásával. A baktériumok tartalmaznak fehérjéket is, például ferritint, amelyet a vas intracelluláris tartalékként történő tárolására használtak. Mérgező vastartalmú környezetben a baktériumok a vas méregtelenítő fehérjéit (Dps) használják, amelyek megvédik kromoszómájukat a károsodástól.
Fém homeosztázis
A vas mellett a baktériumok érzékelik más elemek, például ólom, kadmium és higany külső szintjét. A fémérzékelők egyes baktériumokban található összetett fehérjék, amelyek érzékelik és szabályozzák mind a mérgező nehézfémek, mind a hasznos fémionok belső szintjét. A Mycobacterium tuberculosis emberi kórokozónak és a Streptomyces coelicolor talajlakónak több mint tíz fémérzékelője van.
PH homeosztázis
Az anyag savasságának szintjét annak pH-ján keresztül mérik. Noha a legtöbb baktériumfaj külső pH-értéket igényel a semleges vagy a 7 közelében, az úgynevezett extremofil baktériumok 3-nál alacsonyabb, savas vagy 11-nél magasabb, vagy lúgos pH-értékű környezetben élhetnek. A baktériumok mechanizmusai érzékelik a pH külső változását. A legtöbb baktérium bonyolult pH-értékű homeosztázisa lehetővé teszi számukra, hogy tolerálják a belső savasság szintjétől eltérő külső pH-értékeket.
Membrán lipid homeosztázis
A baktériumok membránja különböző típusú fehérjéket és lipideket tartalmaz. A baktériumok módosíthatják membránjaik lipidösszetételét, megváltoztatva ezzel permeabilitását. A baktériumok azon képességét, hogy szabályozzák a membránjuk lipidösszetételét, membrán lipid homeosztázisnak nevezzük, és ez lehetővé teszi számukra a túlélést számos környezetben.