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鼠疫桿菌為短小的革蘭氏陽性球桿菌，新分離株以美蘭或姬姆薩染色，顯示兩端濃染，有莢膜(或稱封套)。在病灶標(biāo)本中及初代培養(yǎng)時，呈卵園形。在液體培養(yǎng)基中生長呈短鏈排列。
本菌為需氧及兼性厭氧菌，最適溫度為27～28℃，初次分離需在培養(yǎng)基中加入動物血液，亞硫酸鈉等以促進生長，在血平板上，28℃培養(yǎng)48小時后，長成不透明的，中央隆起，不溶血，邊緣呈花邊樣菌落，這種菌落形態(tài)為本菌的特征。在液體培養(yǎng)基中24小時孵育逐漸形成絮狀沉淀，48小時在液表面形成薄菌膜，從菌膜向管底生長出垂?fàn)罹z，呈鐘乳石狀。
鼠疫桿菌對外界抵抗力強，在寒冷、潮濕的條件下，不易死亡，在-30℃仍能存活，于5～10℃條件下尚能生存�？赡椭鄙淙展�1～4小時，在干燥咯痰和蚤糞中存活數(shù)周，在凍尸中能存活4～5個月，但對一般消毒劑、殺菌劑的抵抗力不強。對鏈霉素、卡那霉素及四環(huán)素敏感。
鼠疫桿菌毒株有下列抗原成份和毒素。
(一)莢膜FI(Fraction I)抗原在莢膜中存在兩種抗原成份，一種是多糖蛋白質(zhì)(F～I)，另一種為蛋白質(zhì)。只在37℃培養(yǎng)時產(chǎn)生，有抗御吞噬作用。
(二)毒力V/W(Virulcnce)抗原在細(xì)菌表面，V抗原是蛋白質(zhì)，有保護作用;W抗原為脂蛋白，不能使豚鼠獲得保護力，V/W抗原結(jié)合物有促使產(chǎn)生莢膜，抑制吞噬作用，并有在細(xì)胞內(nèi)保護細(xì)菌生長繁殖的能力，因此，與侵襲力有關(guān)。
(三)鼠毒素(Murine toxin)鼠疫桿菌產(chǎn)生的外毒素(毒性蛋白質(zhì))，主要作用是抑制輔酶還原，損害心肌細(xì)胞內(nèi)線粒體呼吸，毒害末稍血管系統(tǒng)及淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞，造成血壓下降及休克，又可使肝、腎及心肌組織變性、出血、壞死。鼠毒素抗原性強，可制成類毒素。
(四)內(nèi)毒素與一般革蘭氏陰性桿菌的內(nèi)毒素性質(zhì)相同，但毒性較強，耐熱，能引起發(fā)熱、彌漫性血管內(nèi)凝血，和中毒性休克。
(五)殺菌素(Pesticin I)有殺死其他菌的作用，侵襲力有關(guān)，有助于侵襲擴散。
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