1. 细胞壁
在光学显微镜下观察，蓝藻的细胞壁是由两层组成，内层为固有膜，外层为 胶质衣鞘(sheaths)。有些物种这两层细胞壁的界线不明显。在电子显微镜下 观察，蓝藻细胞壁(固有膜)有4层(LⅠ～LⅣ)，LⅠ和LⅢ为透明层(electrontransparent)，LⅡ和LⅣ为不透明层(electron-opaque，Drews，1973)。细胞壁主 要是由肽葡聚糖(黏肽，peptidoglycan)组成，最内层(LⅠ)与原生质质膜紧贴，最 外层(LⅣ)表面有隆起的脊和水泡状凸起(图3-3)。“胶质衣鞘”紧贴细胞壁，胶 质为果胶化合物，由原生质体产生，通过固有膜上的孔(Toman，1951，1955)分 泌出来集结而成。衣鞘内面较坚 固，含有一定量的纤维素(Kylin， 1943)。衣鞘可以有或没有层理。 一些浮游生活的物种，衣鞘没有层 理而且透明，含水量高，不经特殊 技术处理是很难分辨的;很多物种 的衣鞘是无色的，但另有一些物种 的衣鞘是有色的，如黄色、棕色、红 色或紫蓝色。衣鞘呈现黄色、棕色 是由于有褐绿素(fuscochlorin)和 褐红素(fuscorhodin)所致;呈现红 色或紫蓝色是由于有粘球藻素的 缘故(Kylin，1943)。衣鞘的形态结 构也是蓝藻分类的依据。
图3-3 在电子显微镜下观察蓝藻细胞壁 结构示意图(引自R.E.Lee，1980)
2. 细胞核
蓝藻门物种没有真核生物所具有的细胞核结构，仅在细胞中央体含有嗜碱 性物质，即“核质”，能行使类似与真核生物细胞核的功能。核质在细胞中央体 内并非均匀地分布，而是有类核染色体和不同类型的颗粒体。Drews和Niklowitz (1956)认为，在细胞中央体内所含弥散分布的核糖核酸，可分为3种颗粒 状分子：①多数呈网状连接，具有脱氧核糖核酸小颗粒;②含有磷的较大的颗 粒;③位于周围的含有磷脂类化合物的更小的颗粒。核质实际上是一种三维网 状结构体。在中央体内没有核酸，核质也没有“核”的组织结构，但却具有相当 于“核”的功能。
3. 原生质体
蓝藻的原生质体分化为中央无色部分和中央体以外的有色部分，这两部分 之间没有定形的膜。中央无色部分即含有核质，具有核功能的中央体(central body);中央体以外是具有同化色素的有色部分，被称为色素质(chromoplasm)。 色素质通常是一种细致的泡沫机构，包含有许多小球形的或不规则形的颗粒 体，其中的大多数可能是储藏物质，具有还原酶系统的酶颗粒(Drews & Niklowitz，1956)主要分布在靠近横壁处。原生质体内没有线粒体，也没有真正的 植物液泡，有些物种具有假液泡(pseudovacuoles)或气泡(gas vacuoles)。
4.假液泡
营浮游生活的蓝藻物种(腔球藻属Coelespharrium、多胞藻属Polycystis、 项圈藻属Anabaena、微胞藻属Microcystis和顶孢藻属Gloeotrichia)通常具有 假液泡。在低倍显微镜下观察，假液泡呈强折光而不规则的较大的黑色物体; 而在高倍显微镜下，此等假液泡呈红色、深红色。这种情形可能是一种折光现 象。压力或部分真空可以促使假液泡的消失。由于假液泡内含有气体，能使在 水域内营底栖性或在基质表面生活的物种上浮到水面。因此，如果此类蓝藻大 量聚集在水体表面，就有可能形成“水华”。
5. 色素体及色素
蓝藻细胞内没有像真核藻细胞那样具有有组织结构的色素体，光合色素分 散在色素质内。但在电子显微镜下，能观察到在色素质内含有亚显微结构的片 层(lamellen，图2-1)，这些片层有规则地排列(Niklowitz & Drews，1957)，群 集成类似于真核藻细胞色素体结构那样的类囊体。光合色素成分有叶绿素a、 α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、束丝藻黄素、束丝藻叶素、金黄素、蓝藻黄素、玉米黄 素、c-蓝藻蛋白，c-红藻蛋白，和别藻蛋白等。
图2-1 电子显微镜下蓝藻(藓生)细胞切片的示意图
p.连接孔;l.类囊体;a.多聚糖颗粒;b.类脂体;pl.微胞间连丝;e.原生质膜的微细结构;
n.核质;pb.羧基颗粒(核酮糖二磷酸羧化酶的位置);v.多聚磷酸体;f.局部加厚;
sg.蓝藻颗粒体;pm.原生质膜;cw.横壁(由LⅠ和LⅡ层组成);il，ml，ol.多层细胞壁
(il/ml等于黏肽LⅡ层;ol等于最外层);s.胶质鞘;iv.类囊体之间的间隙(类似液泡的构造);
ph.藻胆蛋白体;r.核糖(蛋白)体;cb.圆柱形小体
(引自Pankratz and Bowen，1963)
蓝藻中不同的物种由于所含色素成分及其比例的不同，呈现出各种色彩： 草绿色、蓝绿色、橄榄色、黄色、橘红色、红色、粉红色、紫红色、紫色、棕色及黑色 等。但是，不同物种蓝藻的色彩并非完全由光合色素来决定，“衣鞘”所含的色 素对蓝藻呈现色彩也起重要作用。
6. 储藏物质
最初发现蓝藻色素质内含有大小、形态不同的颗粒体，是在生殖细胞内大 量出现，而在生长旺期的细胞内和当处在黑暗的环境中一段时间后，这些颗粒 体会逐渐消失。这种现象论证了这些颗粒体的大多数是光合作用产物——贮 藏物质。藻类学家们认为：分布在色素质内所有的颗粒体的化学组成并不是同 一的。其中有与淀粉十分相似的碳水化合物，称之为蓝藻淀粉(cyanophycean starch)(Kylin，1943);另一些光合作用产物是肝糖类物质，利用鲁哥氏液(碘-碘 化钾溶液)可将该物质染成棕褐色。肝糖类物质可转化为肝糖蛋白。在电子显 微镜下能观察到在色素片层之间有多糖颗粒(Fuhs，1963)。色素质边缘有由脂 蛋白形成的蓝藻素颗粒，可用中性红染色。生活在富营养环境内的物种能产生 类核染色体颗粒(Prat，1923)，在含硫的环境中生活的物种色素质内就会有含硫 的颗粒。
7. 蓝藻的运动
蓝藻门内的物种没有鞭毛和纤毛，但有一些物种却有一定的运动能力，尤 其是颤藻科Oscillatoriaceae内的物种，都有这样的运动能力：一些物种能在衣 鞘内伸缩运动，丝体可以伸出鞘外，也可缩入鞘内，从而使自身位移;另有一些 物种，丝体能左右摆动，还能在基质表面上爬行，在杯中水体内培养的颤藻，往 往能沿着杯壁爬出水面。
对于蓝藻能运动的解说：一种理论认为是由于藻体细胞的收缩和膨胀，通 过细胞壁上有一定组织排列的孔道释放胶质而引起的;另一种理论认为，在丝 体壁的表面产生平行排列的蛋白质微丝，由于微丝在附着基质表面上做顺着丝 体纵向收缩摆动，在附着基质的反作用力下，导致丝体呈波浪形运动，使整个藻 体向前滑动(Haifen，1973)。
图3-4为蓝藻不同物种的细胞结构 。
图3-4 蓝藻不同物种的细胞结构(引自G.M.Smith，1955)
A.膨胀蓝球藻 B.卷曲项圈藻的细胞构造及分裂
C.大颤藻的细胞构造及分裂