古菌是一大类形态各异、特殊生理功能截然不同的微生物群。古菌可营自养或异养型生活。其主要特点如下:
①古菌具有独特的细胞或亚细胞结构,如无细胞壁古菌没有细胞壁,仅有细胞膜,而导致细胞形态多样。即使有细胞壁的其他古菌,其细胞壁组分也独特,有具蛋白质性质的,也有具杂多糖性质的,也有类似于肽聚糖的假肽聚糖,但都无胞壁酸、D‐型氨基酸和二氨基庚二酸。
②古菌细胞膜的化学组成上,含有异戊烯醚而不含脂肪酸酯,脂肪酸也为有分支的直链而不是无分支的直链。细胞膜中的类脂不可皂化,中性类脂为类异戊二烯(isoprenoid),极性脂为植烷甘油醚(phytanyl glycerol ethers)。
③细胞内16S rRNA的核苷酸序列独特,不同于真细菌,也不同于真核生物。16S rRNA的碱基序列、tRNA的特殊碱基的修饰、5S rRNA的二级结构等均不同于细菌和真核微生物。
④古菌具有类似于真核生物的基因转录和翻译系统。
⑤对各种抗生素的敏感性上也与细菌有很大差异,如古菌对于氯霉素、青霉素、利福平等抗生素不敏感,但细菌对此敏感;相反,古菌对于环己胺、茴香霉素等敏感而细菌却不敏感。
⑥古菌大多生活在地球上如超高温、高酸碱度、高盐浓度、严格无氧状态等极端环境或生命出现初期的自然环境。如产甲烷细菌,可在严格厌氧环境下利用简单二碳和一碳化合物或CO2生存和产甲烷;还原硫酸盐古菌可在极端高温、酸性条件下还原硫酸盐;极端嗜盐古菌可在极高盐浓度下生存,等等。