现今已经清楚内毒素（endotoxins）系存在于革兰氏阴性菌细胞壁外膜中的脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）成分。在结构及功能上具有三个“两性”特征，即属于两性（亲水性、疏水性）分子，携带两极（正、负）电荷，及发挥两相（有益、毒害）作用。内毒素是一类具有高度活性的分子，对机体具有广泛的生物学作用，故而在革兰氏阴性菌感染的发病机制中起着十分重要的作用。

革兰氏阴性菌感染时释放的内毒素或静脉注射提取的内毒素，可发生严重的致死性内毒素休克（endotoxin shock），其特征是从休克可逆期到不可逆期的转变期相极短，往往只有数分钟至2h。故而临床医生常常来不及采取有效的治疗措施。除此之外，如果体内少量应用内毒素，可观察到有显著抗肿瘤，增强机体非特异性抵抗力、抗放射及移植物对宿主的排斥反应等有益作用。

内毒素在化学结构上有两部分具有不同理化性质的成分组成，即多糖成分及脂类——类脂A（lipid A），前者又可以分为O-特异性多糖链及核心寡聚糖。O-特异性多糖即先前所称的O-抗原或O-因子，由多个寡聚糖重复单位（每个重复单位含3～6个糖残基）组成。对于不同细菌产生的内毒素来讲其重复单位的数目（决定链的长短）可由0粗糙型内毒素，R-LPS）到70个以上不等。O-多糖侧链是革兰氏阴性菌及其内毒素分子中最易变异的表面抗原成分，各种不同种属的细菌其О-抗原的结构不同，故而它们之间无血清学交叉反应性。正是根据这一点，革兰氏阴性菌（特别是肠道菌>可进行O-抗原分类。应用O-抗原相对应的抗体，临床上可以快速进行细菌鉴定。

核心多糖是内毒素组成成分中结构较为恒定的部分，一般由7～11个糖残基组成，其中含有内毒素的特征性成分——2-酮-3脱氧-D-甘露型辛酮糖酸（2-keto-3-deoxy-D-mannooctonate，KDO）及L-甘油型庚糖。

一般讲，同一种细菌，其核心寡聚糖的变异较小，如沙门氏菌属只含一种类型的核心，而大肠杆菌属亦只存在六种核心类型。内毒素中核心寡聚糖的免疫决定基，取决于核心成分末端的糖残基结构，不同种属的细菌，甚至不同类型的微生物，只要其产生的内毒素核心结构一致，即具有血清学交叉反应性。如沙眼衣原体产生的Re-型内毒素与明尼苏达沙门氏菌R₅₉₅的Re内毒素结构一致，故而它们具有交叉反应性。