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破伤风梭菌由革兰氏阳性转变为革兰氏阴性后，细胞壁发生显著的改变。其改变的主要表现是肽聚糖层的减薄和外膜的形成。某些外膜可以继续增加，使细胞壁多达10层（含5个致密层）。此时，细胞壁开始崩解並释放外膜，剩下原生质体。有时外膜並不连续，它们由颗粒组成，好似2条虚线。如果它们被斜切时，2层膜上内外相对的颗粒呈现贯穿外膜的孔道。
芽孢形成初期，细胞膜不对称地分裂，形成一个小的子细胞和一个大的母细胞。随后，母细胞包围子细胞形成了前芽孢。因此，前芽胞具有2个单位膜。在这两者中间形成皮层，而在其外围形成芽孢壳。芽孢发育到此完全成熟，芽孢囊自溶。发芽时，芽孢膨胀，芽孢壳崩解。新的营养细胞呈革兰氏阳性，丢弃破散的芽孢壳。此外，形成芽孢和细胞分裂可以在同一个细胞内见到。在芽孢内除有DNA丝和核糖体外，还可见到层状体，后者性质不明。