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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。