Le cellule microbiche, escludendo i virus, sono composte da membrana citoplasmatica, citoplasma, genoma (DNA o RNA), parete cellulare e ribosomi; interagiscono con l'ambiente attraverso il metabolismo e la crescita, e possono evolversi tramite trasferimento genico orizzontale.
Le cellule procariotiche sono più piccole e semplici (1-10 μm) rispetto a quelle eucariotiche (10-100 μm), con nucleoide invece di un vero nucleo e plasmidi; le eucariotiche hanno nucleo, mitocondrio, reticolo endoplasmatico e apparato del Golgi.
I batteri si organizzano in comunità e vivono in vari habitat (termofili, psicrofili, acidofili, alcalofili, alofili); hanno diverse forme come cocchi, bacilli, spirilli e filamenti; la microscopia ottica ha un limite di risoluzione di 0,2 μm mentre l'elettronica raggiunge 0,2 nm.
Microscopio ottico: composto da oculare, tamburo con obbiettivi e sorgente di luce; microscopia in campo chiaro, a contrasto di fase e in campo oscuro, a fluorescenza, a contrasto di fase interferenziale (DIC) e confocale a scansione laser.
Microscopia elettronica: utilizza elettroni al posto della luce visibile, con microscopia a trasmissione (TEM) per sezioni piccole e a scansione (SEM) per campioni grandi; permette una risoluzione elevata ma solo su organismi morti.
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