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在一定条件下,芽胞杆菌属(如炭疽杆菌)及梭状芽胞杆菌属(如破伤风杆菌、气性坏疽病原菌)能在菌体内形成一个折光性很强的不易着色小体,称为内芽胞(Endospore),简称芽胞。
芽胞一般只在动物体外才能形成,并受环境影响,当营养缺乏,特别是碳源、氮源或磷酸盐缺乏时,容易形成芽胞。不同细菌开成芽胞还需不同的条件,如炭疽杆菌须在有氧条件下才能形成芽胞。成熟的芽胞可被许多正常代谢物如丙氨酸、腺苷、葡萄糖、乳酸等激活而发芽,先是芽胞酶活化,皮质层及外壳迅速解聚,水分进入,在合适的营养和温度条件下,芽胞的核心向外生长成繁殖体,开始发育和分裂繁殖。芽胞并非细菌的繁殖体,而是处于代谢相对静止的休眠休态,以维持细菌生存的持久体。
芽胞含水量少(约40%),蛋白质受热不易变性。芽胞具有多层厚而致密的胞膜,由内向外依次为核心、内膜、芽胞壁、皮质、外膜、芽胞壳和芽胞外衣。特别是芽胞壳,无通透性,有保护作用,能阻止化学品渗入。芽胞形成时能合成一些特殊的酶,这些酶较之繁殖体中的酶具有更强的耐热性。芽胞核心和皮质层中含有大量吡啶二羧酸(Dipicolinic acid,DPA),占芽胞干重的5~15%,是芽胞所特有的成分,在细菌繁殖体和其他生物细胞中都没有。DPA能以一种现尚不明的方式,使芽胞的酶类具有很高的稳定性。芽胞形成过程中很快合成DPA,同时也获得耐热性。
芽胞呈圆形或椭圆形,其直径和在菌体内的位置随菌种而不同,例如,炭疽杆菌的芽胞为卵圆形、比菌体小,位于菌体中央;破伤风杆菌芽胞正圆形、比菌体大,位于顶端,如鼓槌状。这种形态特点有助于细菌鉴别。芽胞在自然界分布广泛,因此要严防芽胞污染伤口、用具、敷料、手术器械等。芽胞的抵抗力强,对热力、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素均有强大的抵抗力,用一般的方法不易将其杀死。有的芽胞可耐100℃沸水煮沸数小时。杀灭芽胞最可靠的方法是高压蒸汽灭菌。当进行消毒灭菌时往往以芽胞是否被杀死作为判断灭菌效的指标。