（一）形態與染色
為革蘭染色陰性、兩端鈍圓並濃染的短杆菌。大小為（0.5-10）um*（1-2）um。一般單個散在分布，偶爾成雙或呈短鏈排列。有莢膜，無鞭毛，無芽孢。
不同培養條件和檢材中，菌體形態和大小有差異。死於鼠疫的動物屍體或感染動物新鮮內髒置備的圖片中，菌體形態典型。在腐敗、化膿或潰瘍性材料中，菌體膨大成球形，且著色不佳。在陳舊培養物或含3%NaCL的高鹽培養基中則呈多形態性，有時可見著色極為淺淡的菌影。
（二）培養特性
兼性厭氧。營養要求不高，但在普通培養基中生長緩慢。接種於含血液或組織液的培養基中,24—48h後，可形成細小、透明、圓形、中央厚而致密，邊緣薄而不規則的粗糙型菌落，來自感染組織的毒力株則呈灰色、黏液性菌落。最適生長溫度為27—30℃，最適pH為6.8—7.2濁。稍加搖動，菌膜呈“鍾乳石”狀下沉，此特征有一定的鑒別意義。
（三）生化反應
不同菌株的糖酵解能力有差異。所有菌株均能發酵葡萄糖，大多數菌株酵解阿拉伯糖、木糖、甘露糖和麥芽糖，個別菌株分解乳糖和蔗糖。觸酶陽性，多數菌株能還原硝酸鹽，不分解尿素，不產生硫化氫。
（四）抗原構造
鼠疫杆菌的抗原結構複雜，其中重要的抗原有F1、V/W、鼠毒素和內毒素等。
1、F1抗原是鼠疫杆菌37℃培養時產生的莢膜抗原。F1抗原由三部分組成：F1A是可溶性多糖與蛋白質的複合物，不耐熱，抗原性較強；F1B為可溶性多糖，具有種特異性；F1C是不溶性多糖，無免疫原性。F1抗原具有抗吞噬作用，故與細菌毒力有關，其抗體有保護作用。
2、V/W抗原有毒力的野生型菌株具有V/W抗原。V抗原和W抗原總是一起產生，並由同一質粒編碼。V抗原與毒力有關，具有抗吞噬作用。
3、鼠毒素（MT）是一種外毒素，對鼠類有強烈毒性。鼠毒素作用於機體血管係統，引起不可逆的休克而導致死亡。鼠毒素具有良好的抗原性，用0.2%甲醛處理可以使其脫毒製成類毒素。
4、內毒素理化性質與生物學活性與腸道杆菌 內毒素相似。
（五）抵抗力
對理化因素抵抗力較弱。濕熱70—80℃10min或100℃1min死亡，幹熱160℃1min
死亡。5%來蘇爾或5%苯酚20min內可殺死痰液中的病菌。在蚤糞和土壤中能生存約1年，在痰液中能存活36d左右。
（六）變異性
有自發突變和基因轉移兩類，其生物化學特性、毒力、耐藥性和抗原構造等均可出現變異。與多數細菌相反，野生菌株的菌落呈R型，毒力強，經人工傳代培養後R型可逐漸變為S型菌落，毒力隨之減弱。
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