细菌内生孢子是某些革兰氏阳性细菌响应营养限制而产生的休眠、高度抵抗的结构。它们代表了已知最耐用的生命形式之一，能够在极热、辐射、干燥和化学消毒剂中生存。

内生孢子形成属

主要内生孢子形成属包括芽孢杆菌（需氧或兼性），其中包括B 等物种。枯草芽孢杆菌，B。蜡状细胞，B。炭疽病和B。苏云金杆菌 — 所有形成椭圆形或圆柱形孢子的杆状革兰氏阳性细菌。 梭菌（厌氧）包括C。破伤风（破伤风），C.肉毒杆菌（肉毒中毒），C。产气荚膜杆菌（气性坏疽）和C。艰难梭菌（假膜性结肠炎），产生一些已知最强毒素的病原体。其他孢子形成属包括Sporosarcina（球菌）、Paenibacillus 和Thermoactinomyces。

孢子形成过程

当营养物质，特别是碳源和氮源变得稀缺时，孢子形成（孢子发生）就会开始。这是一个复杂、耗能的发育过程，需要 8 至 10 小时。在第一阶段，营养细胞复制其染色体并且细胞膜内陷。第二阶段涉及不对称细胞分裂，产生较小的前孢子和较大的母细胞。在第三阶段，母细胞吞没前孢子，形成细胞内细胞（双层膜结构）。在第四阶段，前孢子周围的两层膜之间形成厚厚的肽聚糖皮质层。第五阶段看到角蛋白样蛋白质的孢子衣沉积在皮质周围。最后，在第六阶段，孢子成熟并产生抗性，之后母细胞裂解并释放成熟的孢子。

内生孢子结构

核心（原生质体）含有细菌染色体、核糖体、酶和高浓度的吡啶二羧酸钙 (Ca-DPA)，可稳定 DNA 并有助于耐热性。围绕核心的是内部细胞膜，称为核心膜。皮层是一层厚厚的改性肽聚糖，其交联少于营养细胞壁，这对于维持孢子脱水至关重要。孢子衣由多层蛋白质组成，具有对酶、化学品和机械破坏的抵抗力。外孢子层是由蛋白质和多糖组成的宽松外层，存在于某些物种中，例如B。炭疽。

电阻特性

内生孢子表现出显着的耐热性，可在沸水中存活数小时；为了可靠杀死，需要在 121°C 下高压灭菌 15-20 分钟。它们在干燥条件下可以存活数十年甚至数百年——B 的活孢子。枯草芽孢杆菌已从 2.5 亿年前的盐晶体中回收。由于存在结合和保护 DNA 的小型酸溶性孢子蛋白 (SASP)，孢子对紫外线辐射的抵抗力比营养细胞高 10-100 倍。在耐化学性方面，孢子能抵抗酒精、酚类和许多消毒剂，但戊二醛、甲醛、过氧乙酸和环氧乙烷是有效的杀孢子剂。

发芽

发芽是由特定的营养物质（氨基酸、糖、核苷酸）触发的，这些营养物质被称为发芽剂，与内孢子膜上的发芽受体结合。在第 1 阶段（激活），孢子释放 Ca-DPA 和水，核心再水化；这个阶段是可逆的。第二阶段（生长）包括孢子衣的脱落、新陈代谢的恢复和新营养细胞的出现——这个阶段是不可逆的，需要一套完整的营养物质。在最佳条件下，整个发芽过程需要 30-90 分钟。

医疗和工业意义

炭疽杆菌引起炭疽，其孢子是潜在的生物恐怖主义剂。 破伤风梭菌产生破伤风毒素，C。肉毒杆菌 产生肉毒杆菌毒素 (Botox)，C。艰难梭菌会引起抗生素相关性腹泻。食品加工中的内生孢子污染是一个主要问题，如C。不适当的罐装食品中的肉毒杆菌孢子会导致肉毒杆菌中毒。 灭菌 验证使用含有嗜热脂肪地芽孢杆菌（用于高压灭菌器）或萎缩芽孢杆菌（用于干热和环氧乙烷）孢子的生物指示剂。 B 的斯特恩菌株。炭疽（无毒）用作兽用疫苗。