大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣，因此又叫粘藻。没有细胞核，但细胞中央含有核物质，通常呈颗粒状或网状，染色质和色素均匀的分布在细胞质中。该核物质没有核膜和核仁，但具有核的功能，故称其为原核（或拟核）。在蓝藻中还有一种环状DNA——质粒，在基因工程中担当了运载体的作用。
蓝藻细胞内的原生质体不分化成细胞质和细胞核，而分化成周质和中央质两部分。周质位于细胞壁的内面，中央质的四周，蓝藻的光合作用色素如叶绿素a，藻蓝素和藻红素等就存在于周质的光合片层中。中央质位于细胞的中央，不具核膜和核仁但有染色质，故又叫原始核或原核
蓝藻不具叶绿体、线粒体、高尔基体、中心体、内质网和液泡等细胞器，唯一的细胞器是核糖体。含叶绿素a，无叶绿素b，含数种叶黄素和胡萝卜素，还含有藻胆素（是藻红素、藻蓝素和别藻蓝素的总称）。
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