1、水分
各類微生物細胞中都含有大量水分，它是細胞的主要組成成分，一般含量可高達70%—90% 。含水量隨著微生物種類的不同而有所差異。細菌含水量為鮮重的75%—85% ，酵母菌為70%—80%，黴菌為85%—95%。
細菌的芽孢和黴菌的各種孢子含水量較少。細菌芽孢含水量約為 40%，黴菌孢子約含38% 的水。
同種微生物隨著周圍環境和培養時間的變化，含水量也不盡相同，如酵母菌在20攝氏度生長，含水量為91.2%；在43攝氏度生長，含水量降為 74%。
在微生物細胞內，一部分水以結合水狀態存在。這部分水不易揮發，不凍結，不能作為溶劑，也不能滲透，一般約占總水量的17%—28%。另一部分水以遊離態存在。芽孢內的結合水含量比營養體多，約占芽孢總水量的50%—70%。這可能是芽孢對外界不良環境具有較強抵抗力的原因之一。
2、糖類
微生物細胞中糖類有單糖、雙糖和多糖，主要以多糖形式存在。單糖主要是己糖和戊糖。己糖是組成雙糖或多糖的基本單位，戊糖是核糖的組成成分。多糖有莢膜多糖、纖維素、半纖維素、澱粉和糖原等不同種類 。它們有的組成細胞結構，如細胞壁；有的作為細胞貯藏物質，存在於細胞質中，如澱粉粒。
3、蛋白質
蛋白質是細胞幹物質的主要成分，分布在細胞壁（肽聚糖 ）、細胞膜（膜蛋白）、細胞質、細胞核等細胞結構中，在幹物質中含量可高達80%。
微生物體內的蛋白質可分兩類：簡單蛋白質和結合蛋白質。簡單蛋白質包括球蛋白和清蛋白。結合蛋白質包括核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等。在微生物細胞中，核蛋白含量特別高，可占蛋白質總量的1/3—1/2。
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