原核細胞和真核細胞是細胞的兩大基本類型，它們反映細胞進化的兩個階段。把具有細胞形態的生物劃分為原核生物和真核生物，是現代生物學的一大進展。原核細胞的主要特征是沒有線粒體、質體等膜細胞器，染色體只是一個環狀的DNA分子，不含組蛋白及其他蛋白質，沒有核膜。原核生物包括細菌和藍菌，它們都是單生的或群體的單細胞生物。
細菌是只有通過顯微鏡才能看到的原核生物。大多數細菌都有細胞壁，其主要成分是肽聚糖而不是纖維素。細菌的主要營養方式是吸收異養，它分泌水解酶到體外，將大分子的有機物分解為小分子，然后將小分子營養物吸收到體內。細菌在地球上幾乎無處不在，它們繁殖得很快，數量極大，在生態系統中是重要的分解者，在自然界的氮素循環和其他元素循環中起著重要作用（見土壤礦物質轉化）。有些細菌能使無機物氧化，從中取得能來食物；有些細菌含有細菌葉綠素，能進行光合作用。但是細菌光合作用的電子供體不是水而是其他化合物如硫化氫等。所以細菌的光合作用是不產氧的光合作用。細菌的繁殖為無性繁殖，在某些種類中存在兩個細胞間交換遺傳物質的一種原始的有性過程──細菌接合。
支原體、立克次氏體和衣原體均屬細菌。支原體無細胞壁，細胞非常微小，甚至比某些大的病毒粒還小，能通過細菌濾器，是能夠獨立地進行生長和代謝活動的zui小的生命形態。立克次氏體的酶系統不*，它只能氧化谷氨酸，而不能氧化葡萄糖或有機酸以產生ATP。衣原體沒有能量代謝系統，不能ATP。大多數立克次氏體和衣原體不能獨立地進行代謝活動，被認為是介于細菌和病毒之間的生物。
藍藻是能光合自養的原核生物，是單生的，或群體的，也有多細胞的。和細菌一樣，藍藻細胞壁的主要成分也是肽聚糖，細胞也沒有核膜和細胞器，如線粒體、高爾基器、葉綠體等。但藍藻細胞有由膜組成的光合片層，這是細菌所沒有的。、藍藻含有葉綠素a，這是高等植物也含有的而為細菌所沒有的一種葉綠素。藍藻還含有類胡蘿卜素和藍色色素──藻藍蛋白，某些種還有紅色色素──藻紅蛋白，這些光合色素分布于質膜和光合片層上。藍藻的光合作用和綠色植物的光合作用一樣，用于還原CO2產生的H+，因而伴隨著有機物的合成還產生分子氧，這和光合細菌的光合作用截然不同。
zui早的生命是在無游離氧的還原性大氣環境中發生的（見生命起源），所以它們應該是厭氧的，又是異養的。從厭氧到好氧，從異養到自養，是進化*的兩個重大突破。藍菌光合作用使地球大氣從缺氧變為有氧，這樣就改變了整個生態環境，為好氧生物的發生創造了條件，為生物進化展開了新的前景。在現代地球生態系統中，藍菌仍然是者之一。
近年發現的原綠藻，含葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素。從它們的光合色素的組成以及它們的細胞結構來看，很像綠藻和高等植物的葉綠體，因此受到生物學家的重視。
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