结核分枝杆菌本身无颜色，着色性与一般细菌不同，革兰染色不宜着色。但可在石炭酸的辅助下被碱性复红着色，着色后，能抵抗酸和酸性乙醇脱色。只要具有这种特性的细菌统称为抗酸菌，这种染色法称为抗酸染色法。经此法染色的标本在生物显微镜下可分出抗酸菌和非抗酸菌。但不能作为分枝杆菌种的鉴定标准。

结核分枝杆菌为专性需氧菌。营养要求高，在含有鸡蛋、血清、丙三醇和天门冬素等的培养基上才能生长发育、分裂、增殖。培养时如供给5%～10%CO ₂可刺激其生长，最适pH 为6.8～7.2，最适温度为35～37℃，生长缓慢，接种后培养2～4周才出现肉眼可见的菌落。菌落为干燥、坚硬、表面呈颗粒状、乳酪色或黄色，形似菜花样。在液体培养基内呈膜样生长，随着菌龄增长，菌膜逐渐加厚，皱褶，有毒株在液体培养基呈索状生长。

结核分枝杆菌生长所需主要成分及其作用有：

结核分枝杆菌是需氧菌，氧是其生长发育的必需成分。如果在无氧的环境中，无论营养条件有多高，结核分枝杆菌都不会生长。

丙三醇是结核分枝杆菌生长所需的重要碳源。丙三醇可促进结核分枝杆菌等许多分枝杆菌的生长发育，但抑制牛分枝杆菌和耐INH结核分枝杆菌的生长。常用的改良罗氏培养基中丙三醇的含量为0.75%。葡萄糖也是结核分枝杆菌生长的碳源和能源。是细菌进行新陈代谢需要的基础物质，也是结核分枝杆菌生长需要碳源的提供者，能够促进细菌的生长。在鸡卵培养基中葡萄糖浓度为0.25%，若葡萄糖浓度高于4%则抑制生长。

结核分枝杆菌的生长需要氮，它是合成分枝杆菌原生质的重要原料，而结核分枝杆菌又不能直接利用空气中的氮，因此在培养基中必须加入能溶于水的有机含氮化合物。所以我们在制作培养基时加入天门冬素，它是分枝杆菌生长的最好氮源，不仅氨基和氨基氮容易被分枝杆菌利用，而且，它在脱氨基中产生的琥珀酸，对结核分枝杆菌的生长起着重要作用。其他的氨基酸对结核分枝杆菌的生长作用都不如天门冬素。

卵黄是分枝杆菌生长所需磷脂的主要来源。磷脂能促进分枝杆菌的生长。卵白可阻止分枝杆菌的生长，但它可以中和培养基内脂肪酸的毒性，且有一定的缓冲酸碱度的作用。陈旧鸡卵中脂肪酸的含量较高，能抑制分枝杆菌的生长，所以，在制备含鸡卵的培养基时一定要用新鲜鸡蛋。

无机盐类是结核分枝杆菌生长发育不可或缺的营养成分，在细菌细胞赖以维持渗透压和调节胞浆内环境的酸碱平衡中起到重要作用，是组成和促进细菌细胞酶活化、蛋白质转运与蛋白质的合成中不可缺少的因子，也是细菌发育、繁殖、生长中必需的营养物质。主要有硫、磷、钾、镁、铁、锌等，一般认为不需要钠、氯、锰等。

结核分枝杆菌生长的影响因素主要有：

结核分枝杆菌的生长、繁殖与其生活环境中的氢离子浓度有很大关系。结核分枝杆菌的最适pH　6.8～7.2。据研究，整个鸡卵的pH为7.8，卵白的pH为8.6，而卵黄pH为6.5，改良L－J培养基的酸碱度凝固前为6.9，凝固后为7.1，当pH≤5时，结核分枝杆菌生长的菌落明显减少；当pH≥7.5时，结核分枝杆菌生长非常缓慢。

结核分枝杆菌和牛结核分枝杆菌的最适温度为37℃；鸟分枝杆菌最适生长温度为40～42℃。结核分枝杆菌和牛结核分枝杆菌在30℃以下或40℃以上均不生长或很难生长，鸟分枝杆菌在低于25℃时即不能生长。所以，不同温度条件下分枝杆菌能否生长，可把这一点作为鉴定分枝杆菌的试验之一。

结核分枝杆菌是需氧菌，在无氧的条件下不能生长。特别是生长初期，需要有充足的氧气。给以5%的CO ₂的环境，有利于结核分枝杆菌的生长，主要是这个环境接近肺泡环境。

由于结核分枝杆菌生长缓慢，繁殖一代需要18～24小时。为使培养基在培养过程中不至于干裂，必须在培养基中保持一定的凝固水。

可以抑制杂菌的生长，有利于观察细菌的生长。

长期接受抗结核药物化疗，影响结核分枝杆菌的生长速度或活力。

制备培养基和培养细菌所用的器材必须清洗干净、无污渍。如果器材上残留某些化学消毒剂、油渍等均可能影响培养基的酸碱度或结核分枝杆菌的生长发育。

结核分枝杆菌不发酵糖类。与牛分枝杆菌的区别在于结核分枝杆菌可合成烟酸和还原硝酸盐，而牛分枝杆菌不能。热触酶试验对区别结核分枝杆菌与非结核分枝杆菌有重要意义。结核分枝杆菌大多数触酶试验阳性，热触酶试验阴性，非结核分枝杆菌则大多数两种试验均为阳性。

结核分枝杆菌细胞壁中含有大量类脂质，具有疏水性，与普通细菌比较，对物理和化学因素的作用具有比较强的抵抗力。因此，有些消毒剂对普通细菌有比较强的杀菌效果，而对结核分枝杆菌的消毒效果比较差或无消毒作用。

温度和干、湿度等物理因素对结核分枝杆菌影响很大。

一般含有结核分枝杆菌的物品，应该持续煮沸10分钟以上才能杀死全部的结核分枝杆菌，达到完全灭菌的效果。在湿热的条件下，在60℃30分钟、70℃10分钟、80℃5分钟和90℃1分钟可杀死结核分枝杆菌。干热对结核分枝杆菌的杀伤力较弱。100℃干热灭菌需要4～5小时才能达到灭菌效果。

是普遍应用的，也是实验室物品灭菌的最有效和最可靠消毒方法，在121.3℃（1.05kg／cm ²）持续30分钟的消毒处理是结核分枝杆菌及其污染物的最安全最彻底的消毒灭菌方法。

结核分枝杆菌对紫外线具敏感性。主要指日光内的紫外线和紫外线灭菌灯。痰标本涂片在直射的太阳光下照射2～7小时，可以杀死结核分枝杆菌，对结核病患者的衣物、被褥等用品，采用太阳光照射的简单消毒法是有效的。0.1mg／ml菌悬液，液层厚度3mm，用10W紫外线灯在距离0.5m处持续照射3分钟，在距离1m处持续照射10分钟，经培养无细菌生长。但紫外线的穿透力比较弱，难以透入固体物质内部和液体深层，所以，它常用于空气和物体表面的消毒。由于紫外线灯随着使用时间的延长，其杀菌效力在逐渐减弱，为保证杀菌效果，因此，要定期用紫外线强力计检测其强力。

低温无灭菌效果，在－6～－8℃环境下能存活4～5年。－40℃冷冻干燥的结核分枝杆菌可长期存活，故常用低温保存菌株。在室温和阴暗处干燥的痰内可存活6～8个月，黏附在尘埃中的结核分枝杆菌可保持传染性8～10天。

化学消毒剂的种类很多，它们对不同细菌的杀菌效果却不同。

它能使结核分枝杆菌细胞蛋白质变性凝固产生杀菌作用。结核分枝杆菌直接接触5～30分钟可以被杀死，可用于手的消毒，不能用于痰的消毒。

主要通过破坏结核分枝杆菌细胞膜使细胞质内容物漏出，使菌体蛋白质变性凝固，抑制菌体脱氢酶和氧化酶等酶系统而杀死细菌。2%苯酚5分钟，5%苯酚1分钟能杀死结核分枝杆菌。对于痰中的结核分枝杆菌用5%的石炭酸与等量的痰液混合，需24小时杀灭结核分枝杆菌。

主要成分是氯，氯是一种氧化剂，能使菌体的酶失活，还能与蛋白质的氨基结合，使菌体蛋白氧化，代谢功能障碍，使细菌死亡。0.5%“84”消毒液15分钟可杀死结核分枝杆菌但对在蛋白质混合液中的结核分枝杆菌几乎无效果。

使菌体蛋白变性凝固，而杀死细菌。1%甲醛处理结核分枝杆菌5分钟，可使细菌死亡。5%甲醛和痰液等量混合，处理12小时以上才能达到杀菌的目的。

结核分枝杆菌可发生形态、菌落、毒力、免疫原性和耐药性等变异。结核分枝杆菌在人工培养基上反复连续传代，可产生变异而毒力降低。BCG即是将有毒牛结核分枝杆菌接种于含丙三醇、胆汁、马铃薯培养基上，经13年接种230代成为毒力极弱、无致病性，但仍保持免疫原性的变异菌株，接种人体后，能产生免疫力。

结核分枝杆菌耐药性在机体内及试管内均能产生，并可传代。野生型结核分枝杆菌对INH、SM、RFP、EMB和PZA等抗结核药物敏感，但易产生耐药性变异。目前国内外的研究表明，MTB药物作用的染色体靶基因位点突变，是其产生耐药性变异的主要机制。如结核分枝杆菌耐RFP是由于其编码RNA聚合酶β亚基的rpoB基因突变所致；耐INH与过氧化氢－过氧化物酶编码基因katG和（或）烯酰基还原酶编码基因inhA突变有关。

结核分枝杆菌的耐药性已经严重威胁着结核病的控制，目前所知的结核分枝杆菌产生耐药性的机制主要有：①屏障机制；②药物降解或灭活酶；③参与药物失活或代谢途径改变；④细胞内药物靶位改变或靶位扩增。结核分枝杆菌的自然突变率在10 ^－5～10 ^－10之间。这样的突变是随机的，自发的，与药物接触与否无关。

结核分枝杆菌产生耐药后，细菌的形态、生物学性状以及毒力都会发生改变。有些细菌会伸长和缩短，颗粒增多呈串珠状，抗酸性减弱等改变；对INH耐药株的过氧化酶、耐热触酶活性丧失，硝酸还原酶减少或消失。20世纪50年代研究豚鼠发现耐INH株不仅缺乏过氧化氢酶活性，毒力也下降。过氧化氢酶活性下降，毒力减低与INH的耐药水平密切相关。随着基因编码过氧化氢酶－过氧化物酶的鉴定，利用豚鼠模型，分子遗传学研究证明恢复katG基因，不仅恢复INH的敏感性，而且过氧化氢酶缺失的耐INH株的毒力也恢复。

检测结核分枝杆菌耐药性的方法有：绝对浓度法、比例法、比率法、BACTEC－960、MBBact法以及分子生物学方法等。

结核分枝杆菌不产生内、外毒素，其致病性可能与细菌在组织细胞内大量繁殖引起的炎症，菌体成分和代谢物质的毒性以及机体对菌体成分产生的免疫损伤有关。致病物质与荚膜、脂质和蛋白质有关。

荚膜的主要成分为多糖、部分脂质和蛋白质。其对结核分枝杆菌的作用有：①荚膜能与吞噬细胞表面的补体受体3（CR3）结合，有助于结核分枝杆菌在宿主细胞上的黏附与入侵；②荚膜中有多种酶可降解宿主组织中的大分子物质，供入侵的结核分枝杆菌繁殖所需的营养；③荚膜能防止宿主的有害物质进入菌体，甚至如小分子NaOH也不易进入。故结核病人标本用低浓度（4%）NaOH消化时，一般细菌很快杀死，但结核分枝杆菌可耐受数十分钟。结核分枝杆菌入侵后荚膜还可抑制吞噬体与溶酶体的融合。

据实验研究细菌毒力可能与其所含复杂的脂质成分有关，特别是糖脂更为重要。

是分枝菌酸和海藻糖结合的一种糖脂，能使细菌在液体培养基中呈蜿蜒索状排列。此因子与结核分枝杆菌毒力密切相关。它能破坏细胞线粒体膜，影响细胞呼吸，抑制白细胞游走和引起慢性肉芽肿。若将其从细菌中剔除，则细菌丧失毒力。

能促使单核细胞增生，并使炎症灶中的巨噬细胞转变为类上皮细胞，从而形成结核结节。

可抑制吞噬细胞中吞噬体与溶酶体的结合，使结核分枝杆菌能在吞噬细胞中长期存活。

是一种肽糖脂和分枝菌酸的复合物，可从有毒株或卡介苗中用甲醇提出，具有佐剂作用，可激发机体产生迟发型超敏反应。

蛋白质具有抗原性，和蜡质D结合后能使机体发生超敏反应，引起组织坏死和全身中毒症状，并在形成结核结节中发挥一定作用。

结核分枝杆菌是胞内感染菌，其免疫主要是以T细胞为主的细胞免疫。T细胞不能直接和胞内菌作用，必须先与感染细胞反应，导致细胞崩溃，释放出结核分枝杆菌。机体对结核分枝杆菌虽能产生抗体，但抗体只能与释出的细菌接触起辅助作用。结核分枝杆菌侵入呼吸道后，由于肺泡中80%～90%是巨噬细胞，10%是淋巴细胞（T细胞占多数），原肺泡中未活化的巨噬细胞抗菌活性弱，不能防止所吞噬的结核分枝杆菌生长，反可将其带到他处。但可递呈抗原，使周围T淋巴细胞致敏。致敏淋巴细胞可产生多种细胞因子如IL－2、IL－6、INF－γ，它们与TNF－α的共同作用可杀死病灶中的结核分枝杆菌。细胞因子中INF－γ是主要的，有多种细胞能产生INF－γ，浸润的先后为NK、γ／δT和CD4 ^＋、CD8 ^＋α／βT细胞。上述细胞有的可直接杀伤靶细胞，有的产生细胞因子激活巨噬细胞，使吞噬作用加强引起呼吸爆发，导致活性氧中介物和活性氮中介物的产生而将病菌杀死。

结核病的免疫属于感染免疫，又称有菌免疫，即只有当结核分枝杆菌或其组分存在体内时才有免疫力。一旦体内的结核分枝杆菌或其组分全部消失，免疫也随之不存在。

随着机体对结核分枝杆菌产生保护作用的同时，也可以看到有迟发型超敏反应的产生，二者均为T细胞介导的结果。从科霍现象（Koch phenomenon）可以看到，将结核分枝杆菌初次注入健康豚鼠皮下，10～14天后局部溃烂不愈，附近淋巴结肿大，细菌扩散至全身，表现为原发感染的特点。若以结核分枝杆菌对以前曾感染过结核的豚鼠进行再感染，则于1～2天内局部迅速产生溃烂，易愈合。附近淋巴结不肿大，细菌也很少扩散，表现为原发后感染的特点。可见再感染时溃疡浅、易愈合、不扩散，表明机体已有一定免疫力。但再感染时溃疡发生快，说明在产生免疫的同时有超敏反应的参与。近年来研究表明结核分枝杆菌诱导机体产生免疫和超敏反应的物质不同。超敏反应主要由结核分枝杆菌素蛋白和蜡质D共同引起，而免疫则由结核分枝杆菌糖体RNA（rRNA）引起。二种不同抗原成分激活不同的T细胞亚群释放出不同的细胞因子所致。

总之，对结核分枝杆菌特性的研究最终是为结核病的诊断、治疗、疫苗、药物的研究提供理论基础。