微生物主要是以单个细胞生存，除大型真菌（蘑菇，霉菌）和藻类外，只有借助于显微镜（放大至少40×10倍）才能观察到微生物的形态及其他特征。根据微生物个体的结构和生理特征，微生物通常被分为三大类别，即原核微生物（细菌和古细菌），真核微生物和病毒。

（一）病毒

病毒（virus）是一类不具备生物细胞基本特征但带有特定遗传信息的微生物，它们往往兼具活性和非活性的特点，只有寄生于生命细胞的病毒，才能显示活性。

由于病毒所含遗传信息特别少（约5000-2020万个碱基对），结构相对简单（一般仅含核酸和蛋白质外壳），发生基因突变的概率异常高而易于产生新种。这也是流行性感冒病毒疫苗需要每年更新，艾滋病难以控制和治愈的主要原因，绝大多数病毒不耐热（可在100℃以下被灭活），对其他的物理和化学消毒手段也较敏感，对胁迫条件的耐受性和敏感度与常规的细菌细胞相似。病毒对宿主细胞具有专一性，人细胞病毒与动物细胞病毒之间通常不交叉寄生，但由于宿主细胞的相似性以及病毒的变异性，提高了人细胞病毒与动物细胞（不同宿主）病毒交叉传染的概率，因此某些禽流感病毒能从鸟类传给人类。在现代制药工业，特别是生物制药领域，由于病毒颗粒（直径一般在0.03-0.3μm之间）能穿过除菌过滤系统，非最终灭菌的药品或生物制品较易被病毒污染。

（二）真核微生物

真核微生物（eukaryoticmicroorganisms）是一类具有真核细胞结构的微生物，具有成型细胞核（nucleus）和多种细胞器。真核微生物以真菌（fungi)为主体，同时包括原生动物（protozoa）和藻类。真菌包括单细胞酵母（yeasts)，多细胞丝状霉菌（mol-ds）和多细胞丝状并能形成大型子实体的蘑菇（mushrooms)。霉菌的分生孢子(conidia)、子囊孢子（ascospore）和蘑菇的担孢子（basidiospores）均不耐热（在100度以下被杀灭），因其体积大而易于被滤过。在制药和食品工业，真核微生物会导致原料污染并产生真菌毒素，真菌孢子在空气中具有漂浮性，往往需要用熏蒸法（雾状过氧化氢，臭氧等）才能将其清除。

（三）原核微生物

与真核细胞相比，原核微生物（prokaryoticmicroorganisms）细胞没有成形细胞核，DNA双链缩聚成拟核（nucleoid)，也没有固定形态的细胞器。根据进化路线不同，原核微生物分为细菌（bacteria)和古细菌（archaea)两大类。作为原核微生物的主体，细菌种类繁多，形态结构多样，生理特性也各不相同，因此他们能在不同的环境条件下生存。根据细菌细胞间细胞壁结构的差异，细菌被分为两大类，革兰阳性（G+）细菌和革兰阴性（G-）细菌。这两类细菌在对细胞外不良条件的耐受能力上有很大差别。革兰阳性菌对物理性胁迫条件（如加热，高压渗透，高压，低水活度等）的耐受性强于革兰阴性细菌，但对化学性胁迫条件（如化学物质，溶菌酶，抗生素等）的耐受性弱于革兰阴性细菌。

热原是导致人体发热的有毒物质。研究发现，热原主要分为两大类，一类是来自革兰阴性菌（G-）的脂多糖类（lipopolysacharide)，俗称为细菌内毒素，它分布于革兰阴性菌的细胞外膜；另一类是主要来自革兰阳性菌（G+）的肽聚糖（peptidoglycan)和磷壁酸（teichoicacid)，它们是细菌细胞壁的主要组成成分。革兰阳性菌的细胞壁层的厚度远大于革兰阴性菌，因此由肤聚糖和磷壁酸引起的热原反应主要由革兰阳性菌引起。就致热反应的效价（单位质量物品引起的热原反应程度）而言，细菌内毒素远高于肤聚糖和磷壁酸。因其耐热性强，热原一般不能被常规的湿热灭菌工艺灭活。即使微生物被杀灭，热原物质依然会存在于死的细菌细胞或残留物中，控制热原的有效手段主要包括高温干热、反渗透，控制无菌产品的每个环节，防止微生物污染。

细菌芽孢(endospores）是对恶劣环境具有超强抵抗力的分化细胞（differentiatedcells)。对芽孢研究最多的是杆菌属（bacillus）和生孢梭菌属（clostridium)。细菌形成芽孢是对其遭遇不良生活环境时的保护反应。一旦形成芽孢，细菌处于稳定的休眠状态，几乎停止呼吸代谢活动，并且可持续很长时间，直至遇到其适宜的生长环境时萌发而转化到正常的细胞状态。芽孢对外界恶劣环境条件的抵抗性是由以下因素决定的：①有多层超厚，坚硬，致密且结构复杂的抱壁；②芽孢内含水量极低，利于保护生命物质；③遗传物质和其他生化物质由特殊的酸溶性芽孢蛋白（acid-solublesporepro-tein）包裹；④特别的DNA修复系统。需要指出的是，芽孢的结构会随着其种类不同而有所变化，因此不同种芽孢对外界的抵抗力也不同。因为芽孢对恶劣环境具有超强抵抗力并且比较稳定，通常选用芽孢作为灭菌用生物指示剂。