生物學性狀
形态染色
菌體大小為（0.3~0.8μm）×（1~5μm），細長稍彎，粗細不一，菌體一端或兩端排列呈棒狀，排列不規則，常呈L、V、X、T等字形或排成栅欄狀。革蘭氏染色陽性，無莢膜、鞭毛，不産生芽胞；用美蘭液染色菌體着色不均勻，常呈着色深的顆粒；用奈瑟氏染色菌體染成黃褐色，一端或二端染成藍色或深藍色顆粒，稱為異染顆粒（Metachromatic granules），其主要成分是磷酸鹽和核糖核酸，是本菌形态特征之一。
培養特性
白喉杆菌為需氧菌或兼性厭氧菌，最适溫度為37℃，最适PH為7.2～7.8,在含血液、血清或雞蛋的培養基上生長良好。菌落呈灰白色、光滑、圓形凸起，在含有0.033%亞碲酸鉀血清培養基上生長繁殖能吸收碲鹽，并還原為金屬碲，使菌落呈黑色，為本屬其他棒狀杆菌共同特點。且亞碲酸鉀能抑制标本中其他細菌的生長，故亞碲酸鉀血瓊脂平闆可作為棒狀選擇培養基。根據在此培養基上白喉杆菌落的特點及生化反應，可将白喉杆菌區分為重型（Gravis）、中間型(Intermedus)和輕型(Mitis)三型，三型白喉杆菌的分布有所不同，常随地區和年份有别，有流行病學意義。
生化反應
可分解葡萄糖和麥芽糖産酸；某些菌株可分解澱粉和糖原，但不産氣。
變異
白喉杆菌形态、菌落和毒力均可發生變異。菌落可由S型變為R型。無毒株被帶毒素基因的β-棒狀杆菌噬菌體所感染而成為溶原性細菌時，便可産生白喉毒素，并可随細胞分裂而遺傳給子代細菌。
抵抗力
對濕熱的抵抗力不強，對一般消毒劑敏感。60℃經10分鐘或煮沸迅速被殺死，1%石炭酸中經1分鐘死亡，但對幹燥、寒冷和日光的抵抗力較其他無芽孢的細菌為強，在日常物品、食品及衣服上能生存多日，本菌對青黴素和常用抗生素比較敏感。
緻病和免疫
緻病性
本菌的緻病物質主要是白喉毒素。白喉毒素是含有兩個二硫鍵的多肽鍊，分子量為62，000。經蛋白酶水解後，可分為A和B兩個片段，中間仍由二硫鍵聯接。B片段，無酶活性，但能與宿主易感細胞表面特異性受體結合，并通過易位作用使A片段進入細胞。A片段具有酶活性，能将氧化型煙酰胺腺嘌呤二核苷（NAD+）水解為煙酰胺及腺嘌呤二磷酸核糖（ADPR）兩部分，并催化延伸因子-2（Elongation factor-2,EF-2）與ADPR共價結合，使EF-2失去轉位活性，從而中止肽-tRNA及mRNA在核糖體上由受位轉移至供位，肽鍊不能延長，細胞蛋白質合成受阻，細胞死亡，病變産生。
僅攜帶β-棒狀杆菌噬菌體的溶源性白喉杆菌才能産生外毒素，因為白喉毒素就是β棒狀杆菌噬體毒素基因（tox+）編碼的蛋白質。tox+基因的表達與菌體無機鐵含量密切相關，鐵含量适量時， tox+基因表達，否則不表達。
白喉杆菌尚産生一些侵襲性物質，如類似于結核杆菌的索狀因子（Cord factor）,能破壞細胞的線粒體膜，導緻呼吸和氧化磷酸化作用受到抑制。
白喉的傳染源是白喉病人及恢複期帶菌者。本菌存在于假膜及鼻咽腔或鼻分泌物内，經飛沫、污染物品或飲食而傳播。白喉杆菌侵入易感者上呼吸道，通常在咽部粘膜生長繁殖，并分泌外毒素及侵襲性物質，引起局部炎症和全身中毒症狀。局部粘膜上皮細胞發生壞死，血管擴張，粒細胞浸潤及纖維滲出，因此形成灰白色膜狀物，稱為假膜（Pseudomembrane），若病損進一步擴展至喉部或氣管内，可引起呼吸道阻塞，甚至窒息。盡管細菌一般不侵入血流，但外毒素可被吸收入血，迅速與易感組織細胞結合，使心肌、肝、腎和腎上腺等發生退行性病變，并可侵犯腭肌和咽肌的周圍神經細胞，臨床上出現心肌炎和軟腭麻痹、聲嘶、腎上腺機能障礙，血壓下降等症狀。本菌偶有侵害眼結膜、外耳道、陰道和皮膚傷口等處，也可形成假膜。
免疫性
白喉病後有較強的免疫力，主要是機體能産生中和白喉外毒素的抗體(lgG）。1～5歲易感性最高，5歲以上易感性逐漸下降，成人絕大多數由于隐性感染或預防接種，已獲得免疫力。
錫克氏試驗（Schick''''s test）用于測定人體對白喉有無免疫力，确定是否需要預防接種。方法是在左前臂屈側皮内注射0.1ml白喉毒素（含1/50的豚鼠最小緻死量），同樣在右前臂屈側皮内注射對照毒素（加熱80℃經5分鐘破壞其毒性）0.1ml，作為對照。陰性反應，兩側注射處都沒有出現紅暈或浸潤，表露機體對白喉有免疫力。陽性反應，左側注射處24～36小時後，出現圓形微隆起紅暈，逐漸形成紅腫硬塊，至第四天達最高峰，直徑達1～2cm，7～14日後反應逐漸消退，而對照側沒有反應，表示對白喉沒有免疫力。假陽性反應，表示既有免疫力，又有變态反應。混合反應，表示機體對白喉毒素沒有抗毒免疫力，但對毒素蛋白則有變态反應，應注意區别。
微生物學診斷
臨床上疑似白喉的病人不必等待檢驗結果，應立即給予抗毒素和抗生素治療。但對于白喉流行期的首例病人應做微生物學檢驗予以證實。
直接染色鏡檢
用棉拭采取假膜邊緣部滲出物，塗片，用奈瑟氏染色或美蘭染色，鏡檢有無含異染顆粒的棒狀杆菌。結合臨床症狀，可作出初步診斷。确診必須通過細菌培養并進行毒力試驗。
凝固血清棉拭培養法
将沾有馬或牛血清的棉拭子放在無菌試管内，經8～10磅蒸氣滅菌20～30分鐘，并使血清凝固，且此凝固血清棉拭采取病人咽部标本，置37℃培養8～10小時後，直接塗片鏡檢。此法可作為大量檢查時快速培養診斷之用。
培養檢查
将棉試檢材接種于雞蛋斜面或Loeffer''''s血清凝固斜面培養基及亞碲酸鉀平闆培養基上，置37℃培養，待斜面或平闆上長出典型的灰色疑菌落，挑取轉種到雞蛋呀或血清斜面進行分離培養，以供進一步形态染色或毒力試驗鑒定。
毒力試驗
1．豚鼠試驗 取體重250g 豚鼠2隻，其中一隻試驗前12小時，由腹腔注射白喉抗毒素250～500單位，供做對照。然後對照。然後各于皮下注射48小時的培養液2ml，若于2～4天注射抗毒素的豚鼠死亡，而對照豚鼠存活，便證明所試驗菌株為有毒白喉杆菌。
2．體外試驗
①瓊脂平闆獨立試驗 又稱E平闆試驗，将浸有白喉抗毒素的無菌濾紙條貼在含20%馬血清的瓊脂平闆上，然後沿濾紙條垂直方向劃線接種待測細菌，同時也接種已知産毒株和不産毒株做為對照。37℃培養48小時後，若待檢菌株産生白喉外毒素，則在濾紙條和劃線生長的菌苔交界外出現白色沉澱線。
②對流免疫電泳：将已知白喉抗毒素與待檢菌培養液分置瓊脂闆兩孔中，通電1~2小時。若兩孔間出現白色沉澱線，表明待檢菌能産生白喉毒素，常用于大樣本量的檢測。
③SPA協同凝集試驗 将白喉抗毒素（IgG）預先吸附于金黃色葡萄球菌蛋白A（SPA）上，再加入待檢菌培養物上清液。若有白喉毒素存在，即可與SPA-IgG結合，出現可見的凝集反應。此法更為簡便，快速。
所緻疾病
白喉杆菌存在于患者或帶菌者的鼻咽腔内，經飛沫或污染物品傳播。
細菌感染機體後，在鼻、咽粘膜上繁殖并分泌外毒素。局部由于細菌和毒素的作用，滲出的纖維素和白細胞及壞死組織凝固在一起，形成灰白色膜狀物，稱為假膜。由于咽、喉、氣管粘膜水腫及假膜脫落，可引起呼吸道阻塞，甚至造成窒息死亡。
細菌一般不入血，隻是細菌産生的外毒素入血，并與易感組織細胞如心肌、肝、腎上腺或支配咽、腭肌等的外周神經結合，可引起細胞變性、壞死、内髒出血和神經麻痹。
臨床上表現有心肌炎、軟腭麻痹、聲嘶、腎上腺功能障礙、血壓下降等症狀。
抗菌防治
通過革蘭氏染色法，我們發現白喉杆菌可以被染成紫色，所以白喉杆菌屬于革蘭氏陽性菌，這在抗生素的選擇上給我們提供了依據。
在抗生素的選擇上，青黴素是首選藥物，青黴素可以通過抑制白喉杆菌細胞壁的合成而起較強殺菌、抑菌作用。一般使用時間為7～10天 用至症狀消失和白喉杆菌培養陰轉為止。如果感染者對青黴素過敏，或應用青黴素1周後培養仍是陽性者，也可以使用紅黴素和四環素。其他抗菌藥物，比如羟氨苄青黴素、利福平等也可能有效。
特異防治
預防接種效果良好，可顯著降低發病率和病死率。6個月以上至3歲兒童應預防接種白喉類毒素、百白破三聯疫苗制劑或明礬澱白喉類毒素。8歲以上錫克氏試驗陽性者也需接種。對密切接觸過白喉病人的易感兒童，可肌内注射1000～2000單位白喉抗毒素作緊急預防，同時注射白喉類毒素以便延長免疫力。
白喉抗毒素做為特效治療制劑，應在發病早期注射足量的白喉抗毒素，一般用量為2萬～10萬單位，作肌肉注射，重者可作靜脈滴注。使用抗毒素血清之前進行皮膚試驗，防止發生異種血清過敏反應。使用抗毒素的同時，應給予抗菌治療，如用普魯卡因青黴素肌注，直至症狀消失和白喉杆菌培養陰性為止。
