Đối tượng nghiên cứu của vi sinh vật học

Vi sinh vật học (Microbiology) là khoa học khảo sát hoạt động của các vi sinh vật (từ  Hylạp micros là nhỏ bé, bios là sự sống và logos là khoa học).

Vi sinh vật là các sinh vật nhỏ bé mắt trần không thấy và chỉ được phát hiện bằng kính hiển vi.

Muốn đo kích thước của vi sinh vật, người ta sử dụng các đơn vị sau:

Micromet (mm, micrometre)             = 10^-6m

Nanomet (nm, nanometre)             = 10^-9m

Angstrom                                        = 10^-10m

Vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo, nguyên sinh động vật và virus. Trước khi khám phá vi sinh vật người ta chia sinh vật làm hai giới: giới động vật và giới thực vật. Sau khi khám phá vi sinh vật người ta nhận thấy vi sinh vật kết hợp những đặc tính của thực vật và động vật với tất cả những tổ hợp có thể có, cho nên việc phân loại sinh vật thành hai giới làm phát sinh một số điều không hợp lý. Ví dụ như nấm men được phân loại là thực vật vì phần lớn không di động mặc dù chúng ít có những tính chất của thực vật và cho thấy những liên hệ sinh tiến hóa đậm nét với nguyên sinh động vật.

Năm 1866 nhà khoa học Đức E. Haeckel đề nghị xếp vi sinh vật vào một giới riêng, giới Nguyên sinh (Protista). Giới này phân biệt với thực vật và động vật ở sự tổ chức đơn giản của chúng: dù đơn bào hoặc đa bào, tế bào của chúng không biệt hóa thành mô.

Năm 1969 nhà sinh thái học Mỹ R.H. Whittaker đề xuất hệ thống phân loại năm giới: Đó là giới Khởi sinh (Prokaryota hay Monera) bao gồm vi khuẩn và vi khuẩn lam, giới Nguyên sinh (Protista), giới Nấm (Fungi), giới Thực vật (Plantae) và giới Động vật (Animalia).

Theo kiến nghị của nhà sinh vật học Trung Quốc Trần Thế Tương năm 1979 thì nhóm giới sinh vật nhân thật bao gồm giới Thực vật, giới Nấm và giới Động vật,  nhóm giới sinh vật nhân nguyên thuỷ bao gồm giới Vi khuẩn và giới Vi khuẩn lam, còn giới Virus thuộc về nhóm giới sinh vật chưa có tế bào.

Theo quan điểm hiện đại (P.H. Raven, G.B. Johnson, 2002) thì mọi sinh vật trên thế giới thuộc về 6 giới khác nhau: giới Cổ khuẩn (Archaebacteria), giới Vi khuẩn (Eubacteria), giới Nguyên sinh (Protista), giới Nấm (Fungi), giới Thực vật (Plantae) và giới Động vật (Animalia).

Phần  lớn vi sinh vật nằm trong 4 giới: Cổ khuẩn,  Vi khuẩn, Nguyên sinh và Nấm của hệ thống 6 giới nói trên.

Tế bào nhân thật có nhân chứa một số đôi nhiễm sắc thể, màng nhân nối liền với lưới nội chất nguyên sinh. Nguyên tương của tế bào nhân thật có lưới nội chất nguyên sinh, không bào và những plastit tự sao chép. Những plastit chứa ADN riêng và nhân lên bằng phân liệt. Những plastit bao gồm ti lạp thể chứa hệ thống chuyên chở điện tử của sự phosphoryl hóa và lục lạp  ở những sinh vật quang hợp chứa lục diệp tố và những thành phần quang hợp khác. Nguyên tương bản chất lipoprotein nằm bên trong màng tế bào. Nhiều vi sinh vật tế bào nhân thật có vách tế bào tạo nên bởi celluloza, chitin hoặc oxyt silic.Tế bào nhân thật có thể di động nhờ những lông. Những lông này gồm một bó 9 sợi nhỏ bao quanh 2 sợi nhỏ trung tâm.

Tế bào nhân nguyên thuỷ (Tế bào nhân sơ) có cấu trúc tế bào đơn giản. Nhân chỉ gồm có một nhiễm sắc thể không màng nhân, nhưng vách tế bào lại phức tạp hơn. Tế bào nhân nguyên thuỷ không có plastit tự sao chép như ti lạp thể và lục lạp. Enzyme cytochrom được tìm thấy ở màng tế bào; ở những cơ thể quang hợp, những sắc tố quang hợp được tìm thấy ở những phiến mỏng nằm dưới màng tế bào. Vi khuẩn thường tích tụ vật liệu dữ trữ dưới hình thức những hạt nhỏ không hòa tan, dạng polyme, trung tính, trơ thẩm thấu. Vật liệu cacbon được biến đổi bởi một số vi khuẩn thành polyme polyaxit-b- hydrobutyric và bởi những vi khuẩn khác thành polyme glucoza tương tự như glycogen gọi là granuloza. Những hạt nhỏ dự trữ được sử dụng như nguồn C lúc sự tổng hợp protein và axit nucleic được thực hiện trở lại. Một cách tương tự một vài vi khuẩn oxy hóa sulfua biến đổi lượng thừa H2S ở môi trường bên ngoài thành những hạt sulfua nội bào. Nhiều vi khuẩn tích trữ phốt phát hữu cơ thành những hạt nhỏ polymemetaphosphate gọi là volutin.

Virus khác với tất cả các cơ thể có tế bào kể cả vi khuẩn và Rickettsia. Virion hay là hạt virus gồm một phân tử ADN hoặc ARN nằm bên trong một vỏ protein gọi là capsid. Vào bên trong tế bào vật chủ, axit nucleic của virus sử dụng bộ máy tổng hợp của tế bào để hình thành axit nucleic và những thành phần khác của virus. Axit nucleic và những thành phần protein đặc hiệu kết hợp thành hạt virus xâm nhiễm hoàn chỉnh gọi là virion. Virion được phóng thích vào môi trường bên ngoài và bắt đầu quá trình xâm nhiễm tế bào vật chủ.