杜克雷氏嗜血桿菌是一種革蘭氏陰性、無芽孢桿菌、需氧性，對二氧化碳親和性強。人工培養必須供給新鮮血液才能生長，故稱嗜血桿菌。大小為0.5×1.5~2.0μm,短桿菌,兩端呈鈍園形,在潰瘍面膿液中的菌體為鏈鎖狀、雙球菌狀、大球菌、棒狀等多形性。從病灶中或培養菌落中取材檢查可見2個或2個以上細菌連成鎖狀有如魚群在游泳。故稱魚群狀。在淋巴腺組織切片中可見典型的連鎖桿菌。
杜克雷嗜血桿菌對溫度較敏感，43-44℃以上溫度則失去抵抗能力，20分鐘即可死亡。對42℃抵抗性稍強，但4小時死亡。在37℃中可活6-8天，10-20℃之間7-10天后可死亡，在此溫度中較大腸菌、葡萄球菌抵抗力弱，較淋球菌強，對寒冷抵抗力較強，5℃中可生存1周，凍干時可能生存1年。對干燥的抵抗性弱。在人工培養中溫度是發育的重要因素。
嗜血桿菌屬在試管內繁殖需要X因子與V因子，X因子存在血液中耐熱性物質氧化血紅素，V因子具有易熱性，在血液中是脫氫酶的輔酶，杜克雷嗜血桿菌對X因子需要性高，不需要V因子，將純培養物注射入家兔可引起面部潰瘍性病灶，人感染后，不能產生持久免疫力。以杜克雷嗜血桿菌懸液為抗原，患者注射后1周，皮膚試驗呈陽性，一旦出現，可持續數年，甚至持續終身。
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