结核杆菌是一类细长的杆菌，有分枝生长趋势，属分枝杆菌属，延长染色时间才能着色，一旦着色后可抵抗盐酸酒精的脱色作用，故又称抗酸性杆菌。本菌属种类颇多，对人类有致病力的一般为人型及牛型两种，前者首先感染肺部，后者则着先感染消化道，然后再分别经过各种途径传播到其他器官，包括生殖器官。
近年来许多国家重视非典型分枝杆菌对人类的感染，其中有引起人类结核样病变的类结核杆菌。我国非典型分枝杆菌肺部感染的发病率约占分枝杆菌肺部感染的4.3%。Mitchison(1980)根据结核菌的代谢生长特性，将在结核病灶中的结核菌群，分为4类：
A群：生长活跃的结核菌，在早期活跃病灶中大量存在于细胞外;
B群：随着病情进展，生长于酸性环境中的巨噬细胞内，量较少;
C群：在中性干酪病灶中，繁殖缓慢或间歇繁殖，量少;
D群：呈休眠状，完全不繁殖。
上列4类结核菌对抗结核药物呈现不同反应，如D群，任何抗结核药物对之都不起作用，仅单靠机体免疫功能加以清除或细菌自身衰亡。
致病性结核杆菌需氧，但在缺氧情况下虽不能繁殖，仍能存活较长时间。营养要求较高，在良好条件下，生长缓慢，约18～24小时才能繁殖一代(一般细菌平均20分钟繁殖一代)，给培养带来较大困难，一般均需进行动物接种。但临床利用生长缓慢这一特点，提出间歇给药方案，可取得与连续给药同样效果。
结核菌常自发基因突变，因而有原发对某种抗结核药物耐药的结核菌株，同时原发耐两种药物的菌株极少。单一用药易使菌群中的敏感菌株淘汰而耐药菌株获繁殖优势，联用三种药物则几乎无耐药菌株存在。
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