电镜下朗格罕斯细胞不含角蛋白丝及黑素小体，无桥粒结构，最重要的特点是胞质中有特征性的Birbeck颗粒(又称朗格罕斯颗粒)。细胞呈现代谢活跃的细胞结构特点，如胞核呈分叶状或弯曲，有较多的线粒体、发达的高尔基复合体、内质网，并有溶酶体。细胞有吞噬作用，但吞噬能力比巨噬细胞弱。
以2 000倍左右的条件观察，由于胞质中无角蛋白丝而显透明，与黑素细胞一样较易发现，但朗格罕斯细胞位于表皮中上部的棘细胞之间。以20 000倍以上的条件观察即可发现Birbeck颗粒。Birbeck颗粒多位于胞核凹陷附近的胞质内，长约150～300nm，宽约40 nm，呈杆状，中央有一细丝，其上有约6 nm的周期性横纹，有时可见杆的一端有突出的球形泡，呈现网球拍样的结构。目前认为Birbeck颗粒是朗格罕斯细胞吞噬外来抗原时胞质膜内陷形成，是一种消化细胞外物质的吞噬体或抗原贮存形式。
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