古核細胞也稱古細菌（Archaebacteria）：是一類很特殊的細菌，多生活在極端的生態環境中。具有原核生物的某些特征，如無核膜及內膜系統；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白質的合成、核糖體對氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核細胞的相似、DNA具有內含子并結合組蛋白；此外還具有既不同于原核細胞也不同于真核細胞的特征，如：細胞膜中的脂類是不可皂化的；細胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白質為主，有的含雜多糖，有的類似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。
極端嗜熱菌（Themophiles）：能生長在90℃以上的高溫環境。如斯坦福大學科學家發現的古細菌，最適生長溫度為100℃，80℃以下即失活，德國的斯梯特（K. Stetter）研究組在意大利海底發現的一族古細菌，能生活在110℃以上高溫中，最適生長溫度為98℃，降至84℃即停止生長；美國的J. A. Baross發現一些從火山口中分離出的細菌可以生活在250℃的環境中。嗜熱菌的營養范圍很廣，多為異養菌，其中許多能將硫氧化以取得能量。
極端嗜鹽菌（Extremehalophiles）：生活在高鹽度環境中，鹽度可達25%，如死海和鹽湖中。極端嗜鹽菌的細胞壁由富含酸性氨基酸的糖蛋白組成，這種細胞壁結構的完整由離子鍵維持，高Na+濃度對于其細胞壁蛋白質亞單位之間的結合，保持細胞結構的完整性是必需的。當從高鹽環境轉到低鹽環境后，一方面細胞壁蛋白解聚為蛋白質單體，使胞壁失去完整；另一方面細胞內外離子濃度平衡打破，細胞吸水膨脹，最終引起胞壁破裂，菌體完全自溶。
極端嗜酸菌（Acidophiles）：能生活在pH值1以下的環境中，往往也是嗜高溫菌，生活在火山地區的酸性熱水中，能氧化硫，硫酸作為代謝產物排出體外。
極端嗜堿菌（Alkaliphiles）：多數生活在鹽堿湖或堿湖、堿池中，生活環境pH值可達11.5以上，最適pH值8～10。[5]