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芽胞(Spores,endospores)是细菌在一定条件下,细胞质高度浓缩脱水所形成的一种抗性很强的休眠体,也称为内生孢子。芽胞虽然处于休眠状态,但对周围条件极其敏感,一旦遇到适宜其生存生长的条件,便会激发其萌发,称为萌发后芽胞(Germinated spores),然后继续从周围环境吸收有利生长的成分,进入出芽生长阶段,最后长成一个营养细胞。二羧酸吡啶(DPA)是芽胞的特有成分,和Ca2+以螯合物形式(Ca2+-DPA)存在,在芽胞稳定性和抗性方面起重要作用。本文应用激光光镊子拉曼光谱系统(LTRS),并结合多元统计分析方法研究枯草芽孢杆菌芽胞(Spores).萌发后芽胞(Germinated spores)和营养细胞(Vegetative cells)响应强碱、甲醛胁迫的机制。Ca2+-DPA的浓度与1017cm-1的峰强呈线性关系,因此芽孢内Ca2+-DPA含量的变化情况可以用Ca2+-DPA特征拉曼光谱峰1017cm-1峰强变化间接代表。处于休眠状态的枯草芽孢杆菌芽胞受不同的萌发剂和化学试剂处理后,其孢内的Ca2+-DPA释放行为不同。单个芽孢正常萌发过程中,Ca2+-DPA释放行为可以分为T-lag和T-release两个阶段,在T-lag阶段,Ca2+-DPA的释放是个缓慢过程,在T-release阶段,Ca2+-DPA在很短时间内(<5分钟)全部释放到芽孢外面,意味着T-release阶段Ca2+-DPA通道瞬间全部打开,这种瞬间打开通道的机理目前知之甚少。采用激光光镊子拉曼光谱系统(LTRS)分析芽胞受强碱及其他试剂处理后Ca2+-DPA释放结果表明,经强碱胁迫后芽胞内Ca2+-DPA只有少量的释放,与L-丙氨酸等萌发剂处理引起的正常Ca2+-DPA释放行为明显不同；氯气和湿热处理芽胞后,其Ca2+-DPA释放行为与萌发剂处理后的正常释放行为类似,但是Ca2+-DPA释放机理并不完全相同,推测氯气和湿热胁迫芽胞后,除了部分打开Ca2+-DPA通道之外,氯气和湿热也会造成芽胞膜的伤害和破裂,使芽胞的Ca2+-DPA从这些裂缝释放出来,所以T-release阶段的Ca2+-DPA释放时间更短,1-3分钟就完成。甲醛胁迫芽胞后,并不会引起Ca2+-DPA的释放,其机理有待深入研究。强碱胁迫枯草芽孢杆菌芽孢生理变化过程,通过对应的拉曼光谱峰型或强度的差异,探究强碱导致芽孢致死的机制。结果表明,枯草芽孢杆菌芽孢和萌发后芽孢(g.spores)对强碱都有一定范围的耐受能力,但由于芽孢萌发后失去了能维持其稳定性及抗性的特有成分Ca2+-DPA的保护,其耐受强碱胁迫能力明显下降；芽胞在强碱胁迫下会有有少量Ca2+-DPA的释放,但其Ca2+-DPA的释放行为与L-丙氨酸诱导引起的正常Ca2+-DPA释放行为不同。应用主成分分析(PCA)分析强碱胁迫芽孢和萌发后芽孢(g.spores)前后数据表明,强碱主要破坏芽孢膜的结构,使得强碱容易进到芽孢内部破坏蛋白质的主链结构链以及伤害芽孢的核酸；强碱可能是通过伤害芽孢膜通道,造成芽孢Ca2+-DPA的少量释放。枯草芽孢杆菌萌发后芽胞(g.spores)和营养细胞都有一定耐受甲醛的能力,但萌发后芽孢耐受甲醛的能力低于营养细胞,也没有吸收、代谢甲醛的能力。通过萌发后芽胞在培养基中生长不同时间,得出萌发后芽胞生长成为营养细胞而具备吸收甲醛的时间点。应用主成分分析(PCA)分析甲醛胁迫萌发后芽孢(g.spores)和在2×SG中生长不同时间以及不同时间受甲醛胁迫前后数据表明,甲醛胁迫导致孢内的成分或内含物结构的改变,主要是蛋白质、核酸、脂质的变化。