Bào tử vi khuẩn (spore, endospore)

Một số vi khuẩn vào cuối thời kì sinh trưởng phát triển sẽ sinh ra bên trong tế bào một thể nghĩ có dạng hình cầu hay bầu dục gọi là bào tử hay nội bào tử. Vì mỗi tế bào chỉ cho 1 bào tử nên đây không phải là hình thức sinh sản.

Bào tử có tính kháng nhiệt, kháng bức xạ, kháng hóa chất, kháng áp suất thẩm thấu. Chẳng hạn bào tử của vi khuẩn gây bệnh ngộ độc thịt Clostridium botulinum đun sôi ở 1000C trong vòng 5 – 9,5h mới chết, đun ở 1210C thì chsst sau 10 phút. Tế bào sinh dưỡng của vi khuẩn Clostridium thẻmosaccharolytium ở 500C cũng chết rất nhanh nhưng bào tử của chúng chịu được nhiệt độ rất cao, đưa lên đến 1320C trong vòng 4,4 phút mà chỉ diệt được 90% tế bào. Năng lực đề kháng bức xạ nhiệt của bào tử thường gấp bội tế bào sinh dưỡng. Năng lực đề kháng với tia phóng xạ của bào tử Bacillus megaterium gấp 36 lần của tế bào sinh dưỡng vi khuẩn E. coli.

Trong giai đoạn bào tử, không thấy chúng thực hiện bất kì hoạt động trao đổi chất nào. Người ta gọi đó là trạng thái sống ẩn. Bào tử có thể giữ sức sống từ vài năm đến vài chục năm.

Chỉ có một số chi vi khuẩn có khả năng sinh bào tử: Bacillus, Clostridium, Sporasarcina và Desulfotomaculum. Baclillus và Clostridium đều có hình que nhưng khác nhau là Baclillus sống hiếu khí và sinh bào tử không biến dạng hình thái tế bào, trong khi đó Clostridium sống kị khí và khi sinh bào tử tế bào biến thành hình thoi, hình đinh ghim… Sporasarcina có hình khối gồm 8 cầu khuẩn. Desulfotomaculum là vi khuẩn khử lưu huỳnh có hình que cong, đứng riêng rẽ hay xếp thành chuỗi.

Ở vi khuẩn sinh bào tử thì nang bào là vỏ của tế bào mẹ. Màng ngoài nằm ở ngoài cùng, đó là các phần còn sót lại của tế bào mẹ, có khi có khi không, khi dày, khi xốp, chiếm 2 – 10% khối lượng khô của bào tử. Màng ngoài gồm 2 lớp, lớp ngoài

dày 6nm, lớp trong dày 19nm. Thành phần chủ yếu là lipoprotein, cũng chứa một lượng nhỏ axit amin, có tính thẩm thấu kém.

Lớp áo bào tử nằm dưới màng ngoài dày khoảng 3nm, cấu tạo bởi 3 - 15 lớp, chủ yếu là prôtêin  sừng và một ít photpholipoprotein. Áo bào tử có sức đề kháng rất cao với lizomzim, proteaza, các chất hoạt động bề mặt, có tính thẩm thấu kém với các cation.

Dưới lớp áo bào tử là lớp vỏ bào tử. Vỏ bào tử chiếm thể tích rất lớn (36 – 60%) trong bào tử. Vỏ bào tử chiếm một lượng lớn peptidoglican đặc biệt, ít liên kết chéo, ngoài ra còn chứa 7 – 10% (tính theo khối lượng khô của bào tử) chất dipicolinat canxi, không chứa axit tecoic. Áp suất thẩm thấu của lớp vỏ bào tử cao tới 20atm, lượng chứa nước là 70% (lượng chứa nước trung bình của tế bào sinh dưỡng là 80%), cao hơn nhiều so với lượng chứa nước bình quân trong bào tử (khoảng 40%).

Dưới lớp vỏ bào tử là lõi bào tử còn gọi là thể chất nguyên sinh của bào tử. Lõi gồm 4 phần: thành bào tử, màng bào tử, bào tử chất và vùng nhân.

Lượng chứa nước trong lõi rất thấp. Ngoài việc không thấy có axit tecoic nhưng lại có dipicolinat canxi trong bào tử chất, còn thì các thành phần khác của lõi bào tử cũng tương tự như ở các tế bào bình thường của vi khuẩn.

Quá trình hình thành bào tử: Các tế bào sinh bào tử khi gặp điều kiện thiếu thức ăn hoặc có tích lũy các sản phẩm trao đổi chất có hại sẽ bắt đầu thực hiện quá trình hình thành bào tử. Về mặt hình thái có thể phân chia quá trình hình thành bào tử thành các giai đoạn:- Hình thành những búi chất nhiễm sắc.- Tế bào bắt đầu phân cắt không đối xứng, tạo ra một vùng nhỏ gọi là tiền bào tử.- Tiền bào tử hình thành 2 lớp màng, tăng cao tính kháng bức xạ.

- Lớp vỏ sơ khai hình thành giữa 2 lớp màng của bào tử sau khi đã tích lũy nhiều peptioglican và tổng hợp dipicolinat canxi. Tính chiết quang tăng cao.- Kết thúc việc hình thành áo bào tử.- Kết thúc việc hình thành vỏ bào tử. Bào tử bắt đầu thành thục, bắt đầu có tính kháng nhiệt.- Bào nang vỡ ra, bào tử thoát ra ngoài.

Sự nảy mầm của bào tử: Quá trình chuyển từ bào tử ở trạng thsai nghỉ sang tế bào sinh dưỡng của vi khuẩn gọi là quá trình nảy mầm của bào tử. Quá trình này mầm gồm 3 giai đoạn: hoạt hóa, nảy mầm và sinh trưởng.