菌体表面有多种抗原，主要有菌体抗原0、鞭毛H抗原和荚膜K抗原三种。细胞壁共分三层:细胞外膜、粘肽糖肽与质周隙组成的胞壁层和细胞膜。0抗原为细胞壁成分，由蛋白脂多糖组成，耐热。0抗原可分三部分:
①多糖侧链，各种不同肠杆菌科细菌具有不同的糖成分，多糖的排列也不相同，因而决定了0抗原的特异性；
②核心部分，包括外核心区、骨架和核心糖脂，各种肠道杆菌的核心部分相同；
③类脂A，与内毒素有关，可引起与内毒素血症相同的发热、炎症和血液动力学改变的各种临床表现。荚膜抗原能抑制细菌与0抗血清的凝集，并可促使细菌易于粘附于粘膜表面，与细菌的侵袭力有关，如：大肠杆菌的Ki抗原和伤寒杆菌的Vi抗原。H抗原由鞭毛蛋白组成，不耐热，其抗原的特异性决定于多肽链上氨基酸的排列顺序和空间构型。H抗原可能与细菌在尿路中的播散有关。多数肠杆菌科细菌表面有菌毛，为一种蛋白成分，与细菌对粘膜表面的粘附能力有关。
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