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微生物按其大小、结构、组成等可分为非细胞型微生物、原核细胞型微生物和真核细胞型微生物三大类。
非细胞型微生物是最小的一类微生物，无典型的细胞结构，无产生能量的酶系统，只能在活细胞内生长增殖。核酸类型为DNA或RNA，两者不同时存在，病毒属于此类微生物。
完整成熟的具有感染性的病毒称为病毒体。病毒用纳米（为1/1 000μm）为单位来表示，病毒主要由核酸和蛋白质组成，在核酸外围有蛋白质外壳，称衣壳，衣壳与核酸在一起称为核衣壳，无包膜的病毒核衣壳就是病毒体。有些病毒衣壳外有包膜，有的包膜表面有钉状突或刺突构成病毒体的表面抗原。病毒的复制周期从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制到释放，为一个复制周期。
朊病毒所致疾病类型为传染性退变性脑病变和传染性海绵状脑病变。朊病毒不具备病毒结构，无核酸形成，只是一种特异性蛋白质颗粒，这种蛋白质虽不能在体外繁殖，但其却有增殖性和传染性。
这类微生物的原始核呈环状裸DNA团块结构，无核膜、核仁。细胞器很不完善，只有核糖体。DNA和RNA同时存在。依据16S rDNA序列分析，这类微生物可分为古生菌和细菌两大类。细菌的种类繁多，包括细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌等。
按细菌外形区分主要有球菌、杆菌和螺旋菌三大类。在自然界及人和动物体内，绝大多数细菌黏附在无生命或有生命的物体表面，以生物膜的形式存在。
细菌具有典型的原核细胞的结构和功能。其中细胞壁、细胞膜、细胞质和核质等是每个细菌细胞都具有的，故称为细菌的基本结构；荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢仅某些细菌具有，为其特殊结构的特性。
是细菌致病重要的毒力因子，也是鉴别细菌的重要标志，荚膜多糖可使细菌彼此粘连，也可黏附于组织细胞或无生命物体表面，参与生物被膜的形成，是引起感染的重要因素。
带有完整的核质、酶系统和合成菌体组分的结构，能保存细菌的全部生命必需物质。一个细菌只形成一个芽孢，一个芽孢发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，故芽孢不是细菌的繁殖方式。与芽孢相比，未形成芽孢而具有繁殖能力的菌体称为繁殖体。芽孢的抗力强，一般细菌繁殖体在80℃水中迅速死亡，而有的细菌芽孢可耐100℃沸水数小时。杀死细菌的芽孢是作为判断灭菌效果的指标。
是介于细菌与病毒之间能单独生活的原核细胞微生物，目前被认为是能在灭活细胞的人工培养基中增殖的最小微生物，主要特点是缺乏细胞壁。常见的支原体有肺炎支原体、流感支原体、人型支原体和神经支原体等。
为原核细胞型微生物，是细菌学中独立的部分，寄生或共生于家畜、小哺乳类动物及节肢动物（虱、蚤、蜱、螨）体内，并通过它们进行传播。常见的致病立克次体有普氏立克次体、莫氏立克次体、Q热柯克斯体和康氏立克次体等。
是一类介于病毒和立克次体之间的形态，在宿主细胞内有独特的发育繁殖周期，同时含有DNA和RNA两种类型核酸的原核细胞型微生物。常见致病的衣原体有鹦鹉热衣原体、沙眼衣原体、淋巴肉芽肿衣原体、脑膜炎衣原体等。
是一类介于细菌和原虫之间的形态细长、柔软、呈波状或螺旋状、运动活泼的单细胞微生物，一般分为螺旋体、脊螺旋体、疏螺旋体、密螺旋体和钩端螺旋体5个属。后三属有引起人患回归热、梅毒、钩端螺旋体病的致病菌。
真核细胞型微生物细胞结构比较完整，包括细胞壁、完整的细胞核、丝状体和孢子。单细胞真菌呈圆形或卵圆形，称酵母菌。多细胞真菌大多长出菌丝与孢子，交织成团称丝状菌，又称霉菌。真菌孢子是真菌的繁殖器官。