当前位置：首页 > 第六章 微生物的生长繁殖及其控制
各类微生物都在其中生长。可是海水及盐湖的水活性为75%左右，所以只有一部分微生物(嗜盐菌)能生长。就目前所知，水的利用率(水活性)与其所含的溶质多少有关，一般来说，溶质浓度与水的利用率成反比。细菌能调节体内的离子浓度，以适应各种不同的渗透压力，钾离子与渗透压的调节作用最密切。当菌体处于高渗溶液(如23.4%NaCl+0.24%KCl)内时，细胞中能大量积累钾离子(可高出外环境64-140倍)；反之则排出钾离子。
从以上叙述可知溶液中渗透压的大小与水的利用率(可给性)有密切的关系。如果环境溶质中溶质浓度过高，溶液的渗透压很大，这时，环境中的水对微生物失去了可给性，形成了生理干燥，从而失去了生理活动的能力。 七、超声波
超声波(频率在20000赫兹以上)具有强烈的生物学作用。超声波的作用是使细胞破裂，所以几乎所有的微生物都能受其破坏，其效果与频率、处理时间、微生物种类、细胞大小、形状及数量等均有关系。淋病奈氏球菌对其极为敏感，而发光细胞却要处理1.5小时才死亡。病毒的抗性较强。一般来说，高频率比低频率杀菌效果好，球菌较杆菌抗性强。细胞芽孢具更强的抗性，大多数情况下不受超声波影响。
超声波致死微生物是引起细胞破裂，内含物外溢，因此，科研中常用此法破碎细胞，以研究其化学组成及结构，发细胞结构、抗原结构和酶的活性等。
八、重金属及其化合物
一些重金属离子是微生物细胞的组成成分，当培养基中这些重金属离子浓度低时，对微生物生长有促进作用，反之会产生毒害作用；也有些重金属离子的存在，不管浓度大小，对微生物的生长均会产生有害或致死作用。因此，大多数重金属及其化合物都是有效的杀菌剂或防腐剂。其作用最强的是Hg、Ag和Cu。它们的杀菌作用，有的易与细胞蛋白质结合而使之变性；有的在进入细胞后与酶上的-SH基结合而使酶失去活性。重金属盐类是蛋白质的沉淀剂，能产生抗代谢作用，或者与细胞内的主要代谢产物发生螯合作用，或者取代细胞结构上的主要元素，使正常的代谢物变为无效的化合物，从而抑制微生物的生长或导致死亡。
汞 汞化合物有二氯化汞(HgCl2)、氯化亚汞(Hg2Cl)、氯化汞(HgCl)和有机汞。二氯化汞又名升汞，是杀菌力极强的消毒剂之一，1∶500-1∶2000的升汞溶液对大多数细菌有致死作用，实验室中曾用0.1%的HgCl2消毒非金属器皿。由于汞盐对金属有腐蚀作用，而且对人及动物有剧毒，其应用受到较大的限制。现已合成了许多汞有机化物，如硫柳汞、袂塔酚(metaphen)等。这些化合物对大多数细菌有效，而对人及动物毒性较低，故常用消毒剂、植物保护剂或用于血清和疫苗的保存。红汞(汞溴红)也是最常用的消毒剂之一。
银 长期来作为一种温和防腐剂而被使用。0.1-1%硝酸银(AgNO3)用于皮肤消毒。新生婴儿常用1%硝酸银滴入眼内以预防传染性眼炎。蛋白质与银或氧化银制成的胶体银化物，刺激性较小，也可作为消毒剂或防腐剂。
铜 硫酸铜是主要的铜化物杀菌剂，对真菌及藻类效果较好。在农业上为了杀伤真菌、螨以至防治某些植物病害，常用硫酸铜与石灰以适当比例配制成波尔多液使用。
砷、铋、锑等 曾用作化学疗剂来医治梅毒病和某些原生动物所引起的疾病。特别是三价砷的有机化合物，如砷凡纳明(606)、新砷凡纳明(914)，对人及动物毒性轻微，曾经是治疗梅素病的特效药。这些化学疗剂，由于对人及动物毒性大，故不宜作为消毒剂。 九、有机化合物
对微生物具有害效应的有机化合物种类很多，其中酚、醇、醛等能使蛋白质变性， 是常用的杀菌剂。
酚及其衍生物 酚又名石炭酸。它们对细菌的有害作用可能主要是使蛋白变性，同时又有表面活性剂的作用，破坏细菌膜的透性，使细胞内含物外溢。当浓度高时是致死因子，反之则起抑菌作用。例如：0.5-1%的水溶液可用于皮肤消毒，但具刺激性；2-5%的溶液可用于
消毒痰、粪便与用具；3-5%的溶液有很好的杀菌效果；5%的则用作喷雾以消毒空气。芽孢与病毒比细菌营养细胞的抗性强，细菌的芽孢在5%的石炭酸溶液中仍可存活几小时。 酚的另一用途是常用来作为比较其他化学消毒剂杀菌能力的标准。通过酚系数(石炭酸系数)来表示。将某一消毒剂作不同的稀释，在一定的条件、一定时间(一般10分钟)致死全部供试微生物(常用金黄色葡萄球菌或伤寒沙门氏菌)的最高稀释度与达到同样效果的酚的最高稀芭的比值，即为酚系数。酚系数越大，表明该消毒剂杀菌能力愈强。酚系数测定可作表6-19表示。
利用此方法可测知不同杀菌剂的杀菌能力，但它只适用于杀菌以及在人含有机质的条件下使用。
甲酚 它是酚的衍生物。杀菌力比酚强几倍。甲酚在水中的溶解度较低，但在皂液与碱性溶液中易形成乳浊液。市售的消毒剂煤酚皂液(来苏尔)就是甲酚与肥皂的混合液，常用3-5%的溶液来消毒皮肤、桌面及用具等。
醇 它是脱水剂、蛋白质变性剂，也是脂溶剂，可使蛋白质脱水、变性，损害细胞而具杀菌能力。50-70%的乙醇便可杀死营养细胞；70%的乙醇杀菌效果最好，超过70%以至无水酒精效果较差。无水乙醇可能与菌体接触后迅速脱水，麦面蛋白质凝固，形成了保护膜，阻止了乙醇分子进一步渗入。使用时应根据消毒物品干燥与否来确定使用凝浓度。
乙醇是普遍使用的消毒剂，常用于实验室内的玻棒、玻片及其他用具的消毒。 甲醇的杀菌力较乙醇差，而且对人，尤其是对眼睛有害，不适于作消毒剂。
此外，醇类物质，随着分子量的增大，杀菌力增强。例如戊醇＞丁醇＞丙醇＞乙醇＞甲醇。那些高级醇虽杀菌力强于乙醇，由于丙醇以上的醇不易与水相混，故一般不用作消毒剂。 甲醛也是一种常用的杀细菌与杀真菌剂，效果良好。纯甲醛为气体状，可溶于水，市售的福尔马林溶液就是37-40%的甲醛水溶液。
由于甲醛具有腐蚀性而且刺激性很大，有宜人体使用，一般用10%的溶液进行熏蒸以消毒厂房、无菌室或者传染病患者的家具、房屋等。甲醛既有杀菌作用又有抑菌作用，也不受有机物质的影响。
十、卤族元素及其化合物
碘 是强杀菌剂。3-7%碘溶于70-83%的乙醇中配制成碘酊，是皮肤及不伤口有效的消毒剂。另外以2%碘与2.4%碘化钠溶于70%乙醇，刺激性较小，而仍有杀菌效能。5%碘与10%碘化钾水溶液也是有效的皮肤消毒剂，但不如碘酊那样易于浸透皮肤。现已发展到用有机碘化物杀菌。
碘一般都作外用药。据试验，1%的碘酒或1%碘油溶液，10分钟内可杀死一般的细菌和真菌，并使病毒灭活。
关于碘的杀菌机制还不清楚，有人认为，它的作用可能是碘不可逆地与菌体蛋白质(或酶)中的酪氨酸结合。
碘的杀菌作用还可能由于它是氧化剂。
氯气或氯化物 这是一类最广泛应用的消毒剂。
氯气用于饮用水的消毒。自来水厂和游泳池中常用0.2-0.5ppm的氯气消毒。
氯化物有次氯酸盐等。5-20%次氯酸钙［Ca(OCl)2］的粉剂或溶液，常用作食品及餐具、乳酪厂的消毒。
氯气和氯化物的杀菌机制，是氯 结合产生了次氯酸(HClO)，次氯酸易分解产生新生态氧，这是一种强氧化剂，对微生物起破坏作用。
病毒比细菌抗性强，在400ppm氯的条件下，10分钟内仍然存活。 十一、表面活性剂
具有降低表面张力效应的物质称为表面活性剂。这类物质加入培养基中，可影响细胞的生长与分裂。
纯水的表面张力为72达因/cm2，如果其中存在着营养物质，则常使表面张力降至46-65达因/cm2，在些范围内，大多数细菌可生长良好。如果在培养基中加入表面活性剂，则显著影响其生长繁殖，以及形态、革兰氏染色反应、运动性、芽孢形成与萌发等。
肥皂 它是温和的杀菌剂，为脂肪酸钠盐。对肺炎球菌或链不球菌有效，但对葡萄球菌、革兰氏阴性菌、细菌芽孢、结核分枝杆菌无效。一般认为，肥皂的作用是机械性地移去微生物。微生物附着于肥皂泡沫中而被水冲洗掉。
合成去垢剂 由于去污力强，在硬水中不形成沉淀，其应用范围越来越广，其中有些也用作消毒剂。
合成去垢剂分为阳离子去垢剂、阴离子去垢剂和非离子型去垢剂三种。十六吡啶氯化物(即漂白粉)消毒能力较强；十二碳硫酸钠(洗衣粉)和肥皂都是阴离子表面活性剂，其杀菌效力相当于石灰酸的2-3倍，对致病性球菌非常有效，所以是很好的杀菌剂；非离子型表面活性剂对微生物无作用。
十二、染 料
染料，特别是碱性染料，在低浓度下可抑制细菌生长。例如碱性三苯甲烷染料
(triphenylmethane dye)，包括孔雀绿、亮绿、结晶紫等。革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌对其敏感。结晶紫1∶200000-1∶300000的稀释液可抑制革兰氏阳性细菌，而抑制革兰氏阴性细菌则要浓十倍才行。1∶100000浓度的孔雀绿可抑制金黄色葡萄球菌，而1∶30000就可抑制大肠杆菌。由于这些染料具有选择性抑菌的特点，故常在培养基中加入低浓度(1∶100000)的染料配制成选择培养基，只有革兰氏阴性细菌可以生长。此法可用于大肠杆菌的鉴别试验。
结晶紫也是杀真菌剂，1∶10000的浓度可致死念珠霉与圆酵母等真菌，1∶1000000则表现为抑制作用。
三苯甲烷染料作用机理不大清楚，可能是干扰了细胞的氧化过程；有人认为，可能是离子交换作用，即细菌的离子与染料的离了交换，使细菌的蛋白质失去了活性。
吖啶染料包括吖啶黄(acriflavine)、二氨基吖啶基，亦称原黄素(proflavine)，对革兰氏阳性细菌较为有效，它们可用来处理伤口、冲洗眼部与灌洗膀胱等。 常用的表面消毒剂种类很多，见表6-20。
第三节 化学疗剂对微生物的作用
能直接干扰原微生物的生长生繁殖并可用于治疗感染性疾病的化学药物即为化学疗剂。它能选择性地作用于病原微生物新陈代谢的某个环节，使其生长受到抑制或致死。但对人体细胞毒性较小，故常用于口服或注射。化学疗剂种类很多，按其作用与性质又分为抗代谢物和抗生素等。
一、抗代谢物
有些化合物在结构上生物体所必需的代谢很相似，以至可以和特定的酶结合，从而阻碍了酶的功能，干扰了代谢的正常进行，这些物质称为抗代谢物。抗代谢物如果与正常代谢物同时存在，能产生一种竞争性拮抗作用，即竞争性地与相应的酶结合，只有当正常代谢物的量少或不存在时，抗代谢物才有作用。
抗代谢种类较多，如叶酶对抗物(磺胺类药物)、嘌呤对抗物(6-巯基嘌呤)氨基酸对抗物(5-甲基色氨酸)、吡哆醇对抗物(异烟肼)等。
磺胺类药物是最常用的化学疗剂，抗菌谱较广，能治疗多种传染性疾病，能抑制大多数革兰氏阳性细菌(如肺炎球菌、β-溶血性链球菌等)和某些革兰氏阴性细菌(如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等)的生长繁殖，对放线菌也有一定作用。磺胺类药物都是氨苯磺胺
的衍生物。磺胺分子中含有一个苯环，一个对位氨基和一个磺酰胺基，前者与抗菌作用密切关系。
磺胺衍生物与磺胺相比，化学治疗特性更优良，因为它们对细菌的毒性大而以人及动物毒性较弱。现有一种磺胺增效剂［甲氧苄氨嘧啶(TMP)］，它不仅能增磺胺的作用，也能增强多种抗生素的作用，同时它本身的抗菌能力也较磺胺强，所以又称抗菌增效剂。 磺胺类药物广泛用于临床，是由于它们与微生物生长所必需的代谢物对氨基苯甲酸(PABA)间的竞争性抑制作用，细菌生长所必需的对氨基苯甲酸可以自行合成，也可从外界环境中获得。若自行合成时，正常情况下，对氨基苯甲酸则和二氢喋啶在二氢叶酸合成酶的作用下，合成二氢叶酸。二氢叶酸。二氢叶酸再通过二氢叶酸还原酶的作用，生成四氢叶酸。然而磺胺的结构与对氨基苯酸极其相似，在一定条件下，它们竞争性地与二氢叶酸合成酶结合，阻止或取代了对氨基甲酸掺入到叶酸分子中去，从而阻断了细菌细胞重要组分叶酸的合成(图6-15)。而叶酸是一种辅酶，在氨基酸、维生素的合成中起生要作用，缺乏此酶，细菌细胞活力受到明显破坏。磺胺抑制细菌的生长是因为许多细菌需要自己合成叶酸而生长。由于人和动物可利用现成的叶酸生活，因此不受磺胺的干扰。叶酸，亦称蝶酰谷氨酸 已知的抗代谢物的种类较多，作用机理各不相同，另外，异烟肼又名雷米封，是吡哆醇抗代谢物，是最有效的抗结核杆菌的药物之一。它能渗入机体细胞，并作用于细胞内的结核杆菌。其杀菌机制尚待研究。有人认为，异烟肼能与体内的醛、酮体、丙酮酸等结合成腙，其中吡哆醇或丙酮酸是细菌代谢所必需的物质，异烟肼可能是通过与其结合而影响了结核杆菌的生长繁殖。
二、抗生素
抗生素是另一类重要的化学疗剂。大多数抗生素是由某些生物合成或半合成的化合物。具有低浓度时就可抑制或杀死其他微生物的作用，是临床上经常使用的重要药物。早在三千多年前，我国劳动人民就用长了霉的豆腐处理脓肿、溃疡以及用霉来控制脚部感染，实际上是抗生素化疗的开端。随着现代科学技术的发展，现已发掘、报道了几千种抗生素，试制生产了几百种，经常使用的也有几十种之多。对抗生素的化学性质、结构，抗生素的生物合成途径以及抗生素的合理使用，扩大应用等方面都开展了广泛的研究，而且对其抑菌和杀菌作用方式也进行了深入地探讨。
抗生素的作用对象有一定的范围，这种作用范围就称为该抗生素的抗菌谱。氯霉素、金霉素、土霉素、四环素等可抑制多种微生物，故称为广谱抗生素，而青霉素主要作用于革兰氏阳性细菌，多粘菌素只能杀死革兰氏阴性细菌，所以称为窄谱抗生素。
抗生素的作用方式也随抗生素而异，或是可逆的(抑菌)，或是不可逆的(杀菌)。同时也与抗生素使用浓度有关，低浓度时抑菌，高浓度时杀菌。现知它们的抗菌作用，总起来讲，主要是阻止微生物新陈代谢的某些环节，钝化某些酶的活性。一切代谢活动几乎都由酶催化。可是，各种微生物细菌的化学组成不同，因而催化合成细胞物质的酶也各不相同，由于抗生素只作用于某一特定的酶，这种酶对某些微生物是必需的，而对另一些微生物则不然，从而导致抗生素对生物的作用对象也具有选择性。据研究，抗生素的作用位点大致有以下几种：有的抑制细菌壁的形成，有的影响细胞膜的功能；胃的干扰蛋白质的合成；有的阻碍核酸的合成等。
(一)抑制细胞壁的形成 细菌壁的生理功能之一，是保护细胞在高渗条件下不致破裂或崩解。能抑制细胞壁合成的抗生素有青霉素、杆菌肽、环丝氨酸等。用青霉素处理革兰氏阳性细菌，最后会引起菌体的膨胀或崩解。
青霉素的作用机制，主要是抑制细胞壁的重要组分--肽聚糖的合成。革兰氏阳必细菌的细胞壁主要是由肽聚糖组成。例如金黄色葡萄球菌的细胞壁，它是由N-乙酰葡萄胺和N-乙酰胞壁酸交叉连接成多糖链，每人胞壁酸上连接着一条短肽链，肽链之间再通过五甘氨酸间桥相
本文作者：...共分享92篇相关文档
