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芽胞

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。

尽管芽胞与孢子的英文名称均为spore,但二者的界限从来就没有混淆过,微生物学界也不曾有过分歧意见。

恶劣环境下,一个细菌产生一个芽孢,条件适宜时重新成为一个细菌,数量没有增加,因此芽孢不是细菌的繁殖体,是休眠体,因此称作“芽胞”更为确切。

《微生物学名词(第2版)(2012)》是全国科学技术名词审定委员会审定公布的第二版微生物学名词,其中收录“芽孢”为规范词条,又称“芽胞”。

芽胞(spore)

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。不同细菌形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(图2-10)。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(图2-11)。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果的指标。

某些细菌在一定的环境条件下,能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体,是细菌的休眠方式,称为内芽胞(endospore),简称芽胞(spore)。产生芽胞的细菌都是革兰阳性菌。

繁殖体

与芽胞相比,未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体称为繁殖体。

芽胞形成条件:一般只在动物体外才能形成,其形成条件因菌种而异。有的要在需氧条件下形成(如炭疽芽胞杆菌),有的则相反(如破伤风杆菌);多数芽胞形成是在营养缺乏时,但也有例外(如苏云金杆菌)。

折光性强,不易着色。大小、形状、位置因菌种而易,有重要的鉴别价值。(图1-3)

成熟的芽胞由多层膜结构组成,带有完整的核质、酶系统和合成菌体组分的结构,保存有细菌的全部生命必须物质。

在芽胞形成后,可由于某些因素的刺激作用(如机械力、热等),破坏其芽胞壳,并供给水分和营养,芽胞即可发芽,形成新的菌体。在细菌形成芽胞再发芽的过程中,细菌数量并未增加,故芽胞不是细菌的繁殖方式。(图)

增加了细菌对外界不良环境的抵抗力。芽胞赋予细菌对多种理化因素(如热力、干燥、辐射、化学消毒剂等)强大的抵抗力,使细菌在恶劣的环境中得以长期保持活性。虽然芽胞不能直接引起疾病,但其强大的抵抗力可使病原菌有机会存活下来并在适当条件下致病。

有三:

1.芽胞含水量少,蛋白质受热后不易变性;

2.芽胞具有多层致密的厚膜,理化因素不易透入;

3.芽胞中含有一种特有的化学组分吡啶二羧酸(DPA),DPA与钙结合生成的钙盐能提高芽胞中各种酶的热稳定性。

判断灭菌效果的指标:因芽胞的抵抗力远较繁殖体强,故而当进行消毒灭菌时可将芽胞是否被杀死作为判断灭菌是否彻底的指标。

①灭菌的指标

②细菌鉴别

由于芽胞的各种特殊构造,在一般程度上,芽胞代表着生物学上灭菌难度的最高点,因此常以灭芽胞的指标作为微生物灭菌的标准。实验室一般采用高压蒸汽灭菌,分为两种方式:120℃,保持20min;115℃,保持20min.。前者作为一般培养基的灭菌方式,后者为含糖培养基的灭菌。

鉴别芽胞的方式有专门额染色方式:芽胞染色法。

方法是:

制备苗液:1)加1-2滴无菌水于小试管中,用接种环从斜面上挑取2-3环的菌体于试管中并充分打匀,制成浓稠的菌液。2)加染色液:加5-孔雀绿水溶液2-3滴于小试管中,用接种环搅拌使染料与菌液充分混合。 3)加热:将此试管浸于沸水浴(烧杯),加热15-20min。 4)涂片:用接种环从试管底部挑数环菌液于洁净的载玻片上,做成涂面晾干。 5)固定:将涂片通过酒精灯火焰3次。 6)脱色:用水洗直至流山的水中无孔雀绿颜色为止。 7)复染:加番红水溶液染色5min后,倾去染色液,不用水洗直接用吸水纸吸干。8)镜检:先低倍,再高倍,最后用油镜观察。结果:芽胞呈绿色,芽胞囊和菌体为红色。

(2)Schaeffer与Fulton氏染色法 1)涂片:按常规方法将待检细菌制成一薄的涂片。2)晾干固定:待涂片晾干后在酒精灯火焰上通过2-3 次3)染色: ①加染色液:加5-孔雀绿水溶液于涂片处(染料以铺满涂片为度),然后将涂片放在铜板上,用酒精灯火焰加热至染液冒蒸汽时开始计算时间,约维持15-20mm。加热过程中要随时添加染色液,切勿让标本干涸(加热时温度不能太高)。 ②水洗:待破片冷却后,用水轻轻地冲洗,直至流出的水中无染色液为止。 ③复染:用番红液染色5m。 ④水洗、晾干或吸干。 ⑤镜检:先低倍,再高倍,最后在油镜下观察。 结果:芽胞呈绿色,菌体为红色。

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,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(dipicolinicacid,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(图2-11)。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果的指标。

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