伤寒、副伤寒甲乙丙均属于肠杆菌科、沙门菌属，为革兰氏阴性直杆菌，大小0.7～1.5μm×2.0～5.0μm，多具有周鞭毛，能运动，无芽胞无荚膜。
兼性厌氧，最适的生长温度为35～37℃，Ph6.8～7.8.它们对营养的要求不高，普通培养基即可生长出圆形、光滑、湿润、半透明边缘整齐的菌落，但沙门菌经人工传代后会从光滑型菌落逐步过渡为粗燥型菌落。不发酵乳糖，在SS琼脂平板上形成的菌落中心呈黑色。
伤寒和副伤寒甲乙丙具有的抗原结构包括菌体抗原（O）、鞭毛抗原（H）及表面抗原。O抗原具有耐热性，能耐受100℃2.5h，它是分群的依据，其刺激机体产生的抗体以IgM为主，能够与相应的抗血清反应表现出颗粒状凝集；H抗原为不稳定的蛋。
白质抗原，加热或用乙醇处理均会被破坏。沙门菌的H抗原有两个相，第一相特异性较高，在种间不同。第二相为非特异相，为沙门菌属共有。H抗原是定型的依据，其刺激机体产生的抗体以IgG为主，与相应的抗血清反应表现为絮状沉淀；表面抗原包括Vi、M和5抗原三种，Vi抗原不耐热，加热60℃30min或经石炭酸处理即可破坏，经人工培养基传代后也易失活。新分离的伤寒以及副伤寒丙沙门菌常带有此抗原，它位于菌体的最表层，有抗吞噬及保护细菌免受相应抗体补体的溶菌作用。
当Vi抗原存在时可用于分型，但它也可阻止O抗原与相应抗体的凝集反应，必须在血清学鉴定时加以注意；M抗原又称粘液抗原，虽不能用于分型，但它的存在也可阻止O抗原与相应抗体的凝集反应；5抗原可被1mol/L的盐酸所破坏，属于一种表面抗原。
沙门菌的抵抗力都不强，加热60℃15～20min即被杀死。在水中可存活2～3周，粪便中可存活1～2个月，它们对胆盐和煌绿等染料有抵抗力，可以此制备选择性培养基。
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