Osobita i važna karakteristika gram-negativnih bakterija je prisutnost dvostruke membrane koja okružuje svaku bakterijsku stanicu. Premda sve bakterije imaju unutarnju staničnu opnu, gram-negativne bakterije imaju jedinstvenu vanjsku opnu. Ta vanjska opna onemogućuje nekim lijekovima i antibioticima prodiranje u stanicu, što je jedan od razloga zašto su gram-negativne bakterije općenito otpornije na antibiotike nego gram-pozitivne bakterije.
Vanjska opna gram-negativnih bakterija ima puno molekula koje se zovu mukopolisaharidi. Ako gram-negativne bakterije uđu u krvotok, lipopolisaharidi mogu potaknuti niz događaja koji uključuju povišenu temperaturu i pad krvnoga pritisaka. Zbog toga se lipopolisaharid često opisuje kao endotoksin.
Gram-negativne bakterije imaju veliku mogućnost izmjene genetskog materijala (DNK) između sojeva iste vrste i čak između različitih sojeva. To znači da ako se gram-negativna bakterija podvrgne genetskoj promjeni (mutaciji) ili ako stekne genski materijal koji daje otpornost na neki antibiotik, bakterija može kasnije dijeliti svoju DNK sa drugim sojem bakterija pa i drugi soj može također postati otporan.
Neki primjeri gram-negativnih bacila
Bartonella Proteus
Brucella Providencia
Campylobacter Pseudomonas
Enterobacter Salmonela
Escherichia Serratia
Francisella Shigella
Hemophilus Vibrio
Klebsiella Yersina
Morganella
