梅毒螺旋体因其透明不易染色，故称为苍白螺旋体（Treponema Pallidum）。用姬姆萨染色则可染成桃红色。它是一种密螺旋体，呈柔软纤细的螺旋体，形如金属刨花，长约6-12μm，宽0.09-0.18μm,有8-12个整齐均匀的螺旋。在暗视野显微镜下观察，螺旋体浮游于组织中，有三种特征性的运动方式：①旋转式，依靠自己的长轴旋转，向前后移动，这是侵入人体的主要方式；②伸缩螺旋间距离活动，不断地拉长身体，使一端附着，再收缩旋距而前进；③蛇行式，弯曲，像蛇爬行，是常见的方式，此种特征式活动可与外阴部的其他螺旋体属相鉴别。梅毒螺旋体在形态上不能与雅司（Yaws）螺旋体及品他（Pinta）螺旋体鉴别。

梅毒螺旋体应与外阴部的其他螺旋体属鉴别。主要是与屈折螺旋体（Borrelia refingens）和龟头炎疏螺旋体（BorreliaBalanitidis）。鉴别要点为此二种螺旋体形体粗，有较少的粗螺旋，运动无梅毒螺旋体活泼。纤细疏螺旋体（Borreliagracilis）虽有较细而较密的螺旋，但螺旋间距离不如梅毒螺旋体密，也无典型的梅毒螺旋体运动方式。正常口腔粘膜亦有各种螺旋体属，其中多见者为齿龈周围的小螺旋体（Treponema Microdenticum），与梅毒螺旋体相似，容易混淆。

在电子显微镜下，梅毒螺旋体呈现粗细不等，着色不均的小蛇状，两端有两束丝状体（Flamenta），缠绕菌体。每束由3条单独的原纤维细束（Fibril）组成，分别位于菌体两端的胞质中。当螺旋体收缩时，形成螺旋体运动。以往认为此种丝状体为“鞭毛”（Flagella），现已确认是由原纤维束破裂产生的一种假象。梅毒螺旋体菌体周围附有薄膜，体内有胞质（Peripiast），或囊状结构（Capsula Stractula）和螺旋体囊（ Treponel cyst）。在培养株中易见到，在有毒菌株中亦能见到，其意义尚不清楚。

梅毒螺旋体细胞质外有三层细胞质膜，有柔软而较坚固的粘蛋白包绕，以维持其一定的结构，该膜有一定的强度，其外膜含有丰富的脂类及少量的蛋白。有6条内鞭毛围绕其内层细胞壁和外层细胞膜之间的空间旋转，其可能是负责运动的收缩成分。梅毒螺旋体表面有特异性抗原，能刺激机体产生特异性的凝集抗体及密螺旋体制动或溶解抗体，与非致病性密螺旋体间有交叉反应。类属抗原，刺激机体产生补体结合抗体，与非致病性密螺旋体间有交叉反应。

梅毒螺旋体的繁殖方式与其生活环境有关，近年来电子显微镜观察，在培养条件下或在体内适宜环境中为横断分裂，分裂时将躯干分裂成长短两段。其分裂增代时间为30—33小时。当条件不利时，以分芽子繁殖即螺旋体在体旁产生芽子，脱离母体后于有利的生活条件下，从分芽子中生出丝芽，再发育成螺旋体。

梅毒螺旋体的有毒株（Nichols株）能够通过接种在家兔睾丸中或眼前房内繁殖，约需30小时才能分裂一次，能保持毒力。若转种至加有多种氨基酸的兔睾丸组织碎片中，在厌养环境中培养生长，用含白蛋白，碳酸氢钠、丙酮酸、半胱氨酸及血清超滤液的特殊培养基，在25℃厌氧环境下能使螺旋体保持运动能力4-7天。梅毒螺旋体虽能生长繁殖，但已丧失致病力，此种菌株称为Reiter株。Nichols株和Reiter株已广泛用作多种梅毒血清学的诊断抗原。

梅毒螺旋体的人工培养，1981年Fieldsteel等在前人研究基础上获得成功。他采用棉尾兔（Cotton-tailrabbit）单层上皮细胞在1.5%氧的大气环境进行培养，经9-12天孵育后，螺旋体数比接种数平均增加49倍，螺旋体DNA毒株对兔仍保持毒力，在单层上皮细胞中，螺旋体紧密粘附于其表面并繁殖形成微菌落（Microcolony），此种粘附作用可被特异免疫血清所阻抑。已死亡的梅毒螺旋体或非致病性螺旋体，则不能与单层上皮细胞粘附。

梅毒螺旋体是一种厌氧寄生物，在人体内可长期生存，但在体外则不易生存。干燥、肥皂水及一般消毒剂如1：1000苯酚、新洁尔灭、稀酒精均可于短时间将其杀死。干燥1-2小时死亡。在血液中4℃经3日可死亡，故在血库冰箱冷藏3日以上的血液就无传染性。温度对梅毒螺旋体影响亦大，在41-42℃时可生活1-2小时，在48℃仅半小时即失去感染力，100℃立即死亡。对寒冷抵抗力大，在0℃时，可生活48小时，如将梅毒病损标本置于冰箱内，经1周仍可致病。在低温（-78℃）保存数年，仍可保持其形态、活动及毒性。在封存的生理盐水稀释的组织液中可生活10小时左右。在潮湿的器具或湿毛巾中，亦可生存数小时。梅毒螺旋体对干燥极为敏感，在干燥环境中可见迅速死亡。

梅毒螺旋体只感染人类，因而人是梅毒的唯一传染源。目前未证明梅毒螺旋体具有内毒素或外毒素。有学者认为有两种物质可能与其致病力有关，即粘多糖和粘多糖酶。

粘多糖，螺旋体表面似荚膜样的粘多糖能保护菌体免受环境中不良因素的伤害，完整的荚膜样的粘多糖层是梅毒螺旋体繁殖与存活所必需，Swin等将致病性密螺旋体置于不含形成荚膜所需物质的培养基中，菌体表面的荚膜样粘多糖降解，螺旋体不能繁殖而死亡。在体内梅毒螺旋荚膜可阻止大分子物质（如抗体）穿透，从而保护菌体，此外，荚膜还有抗吞噬作用。

粘多糖酶，能作为细菌受体与宿主细胞膜上的透明质酸相粘附。梅毒螺旋体的粘多糖酶与梅毒螺旋体对组织细胞的吸附，对组织基质的分解和梅毒螺旋体荚膜的合成有密切关系。动物试验发现，感染了梅毒螺旋体的睾丸和皮肤组织中有许多活泼运动的梅毒螺旋体，以其末端吸附于组织细胞上。组织培养研究表明，多种细胞可吸附梅毒螺旋体，每个细胞可以吸附多达200个梅毒螺旋体。粘多糖酶能分解组织的粘多糖基质，提供梅毒螺旋体合成荚膜的原料，并造成组织损伤。研究证实，梅毒螺旋体首先与毛细血管内壁紧密吸附，分解基质粘多糖，粘多糖酶进而破坏血管四周支持物质粘多糖的完整性。

梅毒螺旋体的不同菌株有毒力差异，毒力较强的菌株形成的病灶中含有较多粘液物质，毒力较强的菌株粘多糖酶活性较高，使其更好地吸附于细胞。梅毒螺旋体需在含粘多糖的组织中才能吸附、存活、繁殖、致病。粘多糖物质几乎可累及全身组织。但不同组织粘多糖含量不一，故梅毒螺旋体在不同组织中的繁殖程度有差异，梅毒螺旋体对皮肤、主动脉、眼、胎盘、脐带等组织有较高的亲合力，因这些组织含有较多粘多糖基质。故梅毒病变多发生于粘多糖含量高的组织中，表现出一定的组织亲嗜性。此外，梅毒螺旋体从母亲转移到胎儿必须妊娠18周才发生，其原因也是此时胎盘和脐带已发育完善，含有大量粘多糖。

综上所述，梅毒螺旋体的致病性是由于其表面有赖以生存的荚膜样的粘多糖，荚膜中含有的N-乙酰-D-半乳糖胺，梅毒螺旋体不能自行合成，须从宿主细胞获得。梅毒螺旋体藉其粘多糖酶吸附含粘多糖的组织细胞表面的粘多糖受体上，分解宿主细胞的粘多糖、获取合成荚膜所需的物质。由于粘多糖是宿主组织和血管支架的重要基质成分，粘多糖被梅毒螺旋体分解后，组织受到损伤破坏，从而引起血管的塌陷，血供受阻，造成管腔闭合性动脉内膜炎，动脉周围炎及坏死，溃疡等病变。