细胞球形、卵形、杆状、弧形或螺旋形；二分分裂方式繁殖。运动或不运动；有或没有气泡运动类型的细胞，具有极生鞭毛，单根或丛生。光合内膜系统与细胞质膜相连，呈囊泡状，只有一个种 Thiocapsa p fennigii 含有管状内膜和细菌叶绿素b。所有其他种均含有细菌叶绿素a和类胡萝卜素的第1、3、4群。通常含有类胡萝卜素群1菌株的培养物呈现橘棕色到红棕色或粉色，含类胡萝卜素群3的呈现紫红色，含胡萝卜素群4的菌种呈现紫罗兰色。

厌氧条件下，所有的种都能以硫化物或元素硫作电子供体光能自养生长。元素硫作为硫粒暂时储存在细胞内。硫酸盐是含硫化合物的最终氧化产物。多数种在还原性培养基中能利用分子氢作为电子供体。所有的种都有可能混养生长，即光合同化一些简单的有机物，其中被利用最广泛的是醋酸盐和丙酮酸。某些种可在缺乏硫化物或硫的条件下光合同化有机物质。许多种都是严格厌氧专性光养。但有些种则能在黑暗微好氧或好氧条件下化能自养或化能异养生长。

在已测试的所有种中，CO₂自养同化途径均是还原性戊糖途径。贮存物质是多糖、聚羟基丁酸盐及聚磷酸。几个种需要维生素B₁₂。随着自然环境条件或培养条件的不同，所有的种都可能有两种存在形式，一种是单细胞，另一种是大小及形态各异的不运动的细胞集聚物，并被包裹在粘液层中。改变硫化物的浓度、光强度、pH、盐度、温度及氧分压会影响鞭毛的有无。高硫化物浓度（2～4 mmol／L），高光强（2000～4000lx）下，所有生鞭毛的种由于被其形成的黏液层包囊成群而不运动。在光强一定的条件下，各个种都产生鞭毛，但恢复运动性细胞所适合的硫化物浓度不同。在硫化物浓度一定时，使细胞变为能运动所需的光强度和光照方式也不相同。光强度越低，则使某个菌株维持运动阶段的硫化物浓度越高。DNA的G ＋ C mol％为45～71（Bd）。

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