Die elektronenmikroskopische Aufnahme (D) zeigt die Struktur der cyanobacteriellen Zelle. Die äußere Hülle wird von der Cytoplasmamembran, der Peptidoglycanschicht sowie einer äußeren Membran gebildet. Das Cytoplasma wird von Thylakoidmembranen durchzogen, an denen die Prozesse der Photosynthese ablaufen. Diese sind den Prozessen in pflanzlichen Chloroplasten sehr vergleichbar, da die phototrophen Endosymbionten mit den Cyanobacterien verwandt waren. Im inneren Bereich ist das Nucleoplasma zu erkennen. Synechocystis verfügt über 5-10 Chromosomemkopien pro Zelle. Die Sequenz des Chromosoms ist seit 1996 vollständig bekannt und alle daraus abgeleiteten Informationen sind in der Datenbank CyanoBase zugänglich. Darüber hinaus stehen eine Vielzahl von Mutanen und Informationen zum Transcriptome sowie zum Proteome zur Verfügung.
In Bezug auf die Osmoadaptation ist Synechocystis der bestverstandene phototrophe Mikroorganismus. Der Stamm wurde aus einem Süsswasserhabitat in Kalifornien isoliert, ist aber moderat halotolerant und kann bei NaCl-Konzentrationen bis zu 1,2 M wachsen. Grundsätzlich basiert diese Fähigkeit auf dem Vermögen die Ionenkonzentrationen im Cytoplasma gering zu halten und das interne Wasserpotential durch die Akkumulation von osmoprotectiven Substanzen zu stabilisieren. Am Ionenexport sind Na/H-Antiporter beteiligt. Als "compatible solute" wird das Heterosid Glucosylglycerol synthetisiert. Die Synthese wird auf transcriptioneller und biochemischer Ebene reguliert. Allerdings sind die Mechanismen der Sensierung von veränderten Salzkonzentrationen und der intracellulären Signalübertragung noch weitgehend unklar und Bestandteil der untersuchten Fragestellungen.
