細菌芽孢的形成及功能

細菌芽孢的形成及功能first什么是芽孢？芽孢——特殊的休眠構(gòu)造英文名稱：spore，endospore有些細菌（多為桿菌）在一定條件下，細胞質(zhì)高度濃縮脫水所形成的一種抗逆性很強的球形或橢圓形的休眠體。對多數(shù)細菌來說1個菌體細胞只形成1個芽孢，但有些菌體會生成兩個芽孢，如堅強芽孢桿菌，有的在細胞一端生成，有的在細胞中部生成。由于芽孢是在細胞內(nèi)形成的，所以也常稱之為內(nèi)生孢子，亦稱芽孢。每一細胞僅形成一個芽孢，所以其沒有繁殖功能。芽孢的形成芽孢的形成是一個極其復(fù)雜的過程，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等多方面的變化。光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察研究的結(jié)果，表明芽孢的形成在結(jié)構(gòu)上主要經(jīng)歷以下幾個階段：形成時形態(tài)結(jié)構(gòu)方面的變化

①核物質(zhì)融合成軸絲狀（桿狀）。②在細胞中央或一端，細胞膜內(nèi)陷形成隔膜包圍核物質(zhì)，產(chǎn)生一個小細胞。③小細胞被原來的細胞膜包圍，生成前孢子。前孢子實質(zhì)上是一個被兩層同心膜包圍著的原生質(zhì)體。在光學(xué)顯微鏡下觀察未染色的活細菌，可以看到前孢子是一個清亮的、與菌體其他部分明顯不同的區(qū)域。

形成時化學(xué)成分方面的變化芽泡形成過程中在化學(xué)成分方面也發(fā)生很大變化。生芽孢的細胞大量吸收鈣離子并大量合成營養(yǎng)細胞中沒有的吡啶二羧酸。在成熟的芽孢中，芽孢原生質(zhì)體含有極高的吡啶二羧酸鈣在新合成的、具有特殊化學(xué)構(gòu)造的外層（皮層和孢子衣，有時還有芽孢外壁）中也有這種物質(zhì)。芽孢的壁含有一種特殊的肽聚糖，所有芽孢基本上都一樣，但與營養(yǎng)細胞的細胞壁肽聚糖卻不一樣。同時，芽孢中還含有一些特殊的蛋白質(zhì)。芽孢還有很強的折光性在顯微鏡下觀察染色的芽孢細菌涂片時，可以很容易地將芽孢與營養(yǎng)細胞區(qū)別開，因為營養(yǎng)細胞染上了顏色，而芽孢因抗染料且折光性強，表現(xiàn)出透明而無色的外觀。研究表明芽孢對不良環(huán)境因子的抗性主要由于其含水量低（40％）。且含有耐熱的小分子酶類，富含大量特殊的吡啶二羧酸鈣和帶有二硫鍵的蛋白質(zhì)，以及具有多層次厚而致密的芽孢壁等原因。自由存在的芽孢沒有明顯的代謝作用，只保持潛在的萌發(fā)力，稱為隱藏的生命。一旦環(huán)境條件合適，芽孢便可以萌發(fā)成營養(yǎng)細胞。細菌芽孢的特點概要整個生物界中抗逆性最強的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標。芽孢是細菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細胞；產(chǎn)芽孢細菌的保藏多用其芽孢。產(chǎn)芽孢的細菌多為桿菌，也有一些球菌。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細菌分類和鑒定中的重要指標。芽孢與營養(yǎng)細胞相比化學(xué)組成存在較大差異，容易在光學(xué)顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察；芽孢染色）4．分離菌種芽孢的耐熱性有助于芽孢細菌的分離。將含菌懸浮液進行熱處理，殺死所有營養(yǎng)細胞，可以篩選出形成芽孢的細菌種類。5．生物殺蟲有些芽孢細菌在產(chǎn)生芽孢的同時，可以產(chǎn)生一種雙錐形的結(jié)晶內(nèi)含物，稱為伴孢晶體，這是一種蛋白質(zhì)毒素，可以殺死某些昆蟲（特別是鱗翅目）的幼蟲。蛋白質(zhì)晶體的毒性是有高度專性的，對其他動物與植物完全沒有毒性。因此，它們便成為一種理想的生物殺蟲劑，這種殺蟲劑的生產(chǎn)，并不需將蛋白質(zhì)分離出來，只需培養(yǎng)大量細菌，在其形成芽孢并產(chǎn)生晶體時收獲、干燥，做成粉劑即可。芽孢的利用

芽孢可度過不良環(huán)境，對干旱和高、低溫都有極強的抵抗力。條件轉(zhuǎn)好時，1個芽孢可形成1個細菌細胞。有些細菌的芽孢，在干燥條件下，可保持10多年或更長的時間仍能萌發(fā)，有的能忍耐-253℃的低溫，有的在沸水中煮30小時后仍有生活力，但也有的芽孢在80～90℃下幾分鐘即死亡。因此，外科手術(shù)或注射器的消毒，一定要用高壓滅菌。能形成芽孢的細菌為桿菌科中的梭狀芽孢桿菌屬和芽孢桿菌屬的所有種類。此外，還有少數(shù)螺旋菌、孤菌和八疊球菌等屬的種類。研究芽孢的形成和萌發(fā)，具有重要的理論和實踐意義。因為有些能形成芽孢的細菌是人體的病原菌。在食品、醫(yī)藥，以及發(fā)酵工業(yè)都要徹底消滅細菌的芽孢。有些芽孢菌可