结核分枝杆菌为细长略带弯曲的杆菌，大小1～4X0.4μm。牛分枝杆菌则比较粗短。分枝杆菌属的细菌细胞壁脂质含量较高，约占干重的60%，特别是有大量 分枝菌酸（mycolic acid）包围在肽聚糖层的外面，可影响染料的穿入。分枝杆菌一般用齐尼（Ziehl- Neelsen）抗酸染色法，以5% 石炭酸复红加温染色后可以染上，但用3%盐酸乙醇不易脱色。若再加用美蓝复染，则分枝杆菌呈红色，而其他细菌和背景中的物质为蓝色。本菌无芽孢、无鞭毛。

本菌为专性需氧菌,在元氧条件下迅速死亡。为兼性细胞内寄生菌,在细胞内外均可发育繁殖,强毒菌株可长期生存于巨噬细胞内。生长条件恒温培养箱37℃,pH6.4-7.0。具有强的疏水性,菌落不易乳化于水及生理盐水。 繁殖周期较多数细菌长,在合适培养基上至少14-15h繁殖一代。群体生长于以鸡蛋为基础的固体培养基上,初次分离需4-8周,次代培养仍需2-4周。营养要求尤高,需要卵黄、血液、马铃薯淀粉等有机物质,碳、氮、磷、钾、镁、铁等无机盐类以及氨基酸、菸酸、核黄素等。
结核菌分枝杆菌*适温度为恒温培养箱37℃，低于30℃不生长。结核分枝杆菌细胞壁的脂质含量较高，影响营养物质的吸收，故生长缓慢。在一般培养基中每分裂1代需时18～24小时，营养丰富时只需5小时。

初次分离需要营养丰富的培养基。常用的有罗氏（Lowenstein-Jensen）固体培养基，内含蛋黄、甘油、马铃薯、无机盐和孔雀绿等。孔雀绿可抑制杂菌生长，便于分离和长期培养。蛋黄含脂质生长因子，能刺激生长。根据接种菌多少，一般2～4周可见菌落生长。菌落呈颗粒、结节或花菜状，乳白色或米黄色，不透明。在液体培养基中可能由于接触营养面大，细菌生长较为迅速。一般1～2周即可生长。临床标本检查液体培养比固体培养的阳性率高数倍。

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