古生菌与真细菌在细胞结构上存在显著差异，尤其是在细胞壁和细胞膜的构成上。首先，古生菌的细胞壁由多糖、糖蛋白和蛋白质组成，其中以类结晶表面层最为常见。相比之下，真细菌的细胞壁主要由肽聚糖构成，G+细菌可能含有磷壁酸，而G-细菌则包含较少的肽聚糖和脂多糖等成分。在细胞膜上，古生菌的磷脂结构独特，其疏水尾由异戊二烯重复单位组成，与亲水头（甘油）通过醚键连接，且侧链由不同化合物构成，与细菌和真核生物的脂肪酸侧链有所不同。这种差异反映了古生菌细胞膜的多样性和复杂性。