第七章

微生物的生長(zhǎng)及其控制(3)(三).過濾除菌加熱滅菌對(duì)于空氣和不耐熱的液體培養(yǎng)基的滅菌不適用，此時(shí)可使用多孔材料進(jìn)行過濾除菌。（a）深度濾器（進(jìn)入發(fā)酵罐的空氣）介質(zhì)：棉花、玻璃纖維、石棉、多層濾紙等。優(yōu)點(diǎn)：不破壞營(yíng)養(yǎng)成分和物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)缺點(diǎn)：病毒除不掉（0.22um孔徑的濾膜）（b）膜濾器（不耐熱的液體成分，如酶或維生素溶液、血清等）由硝酸纖維素或醋酸纖維素制成。（c）核孔濾器（液體過濾）膜濾器超凈臺(tái)二、化學(xué)因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的控制

抗微生物劑(Antimicrobialagent)生物合成的天然產(chǎn)物人工合成的化合物一類能夠殺死微生物或抑制微生物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)的抗微生物能力的測(cè)定液體培養(yǎng)法最低抑制濃度（MIC）試驗(yàn)平板培養(yǎng)法抑菌圈（zoneofinhibition）試驗(yàn)最低抑制濃度：抑制某病原菌生長(zhǎng)的最低濃度?？咕镔|(zhì)濃度由高到低用一系列含不同濃度抗生素的培養(yǎng)基試管中培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目的測(cè)試菌，經(jīng)16~24h培養(yǎng)后導(dǎo)致無菌生長(zhǎng)的抗生素濃度是MIC。Minimuminhibitoryconcentration抗微生物劑非選擇性（對(duì)所有細(xì)胞均有毒性）有選擇性（對(duì)病原微生物毒性更強(qiáng)）消毒劑(Disinfectant)防腐劑(Antisepsis)抗代謝藥物抗生素中草藥有效成分（化學(xué)治療劑）（一）化學(xué)消毒劑（或滅菌劑）與石炭酸系數(shù)化學(xué)消毒劑是指對(duì)一切活細(xì)胞都有毒性，不能用作活細(xì)胞或機(jī)體內(nèi)治療用的化學(xué)藥劑，它們通常用來殺死非生物材料上的微生物。當(dāng)消毒劑處于低濃度時(shí)，往往會(huì)對(duì)微生物的生命活動(dòng)起刺激作用，隨著濃度的遞增，相繼出現(xiàn)抑菌和殺菌作用?；瘜W(xué)消毒劑相對(duì)殺菌強(qiáng)度的表述：石炭酸系數(shù)（phenolcoefficient,P.C.，又稱酚系數(shù)）將某一消毒劑作不同的稀釋，在一定條件、一定時(shí)間（一般10min）致死全部供試微生物（常用金黃色葡萄球菌或傷寒沙門氏菌）的最高稀釋度與達(dá)到同樣效果的酚的最高稀釋度的比值，即為石炭酸系數(shù)。

某消毒劑殺死全部供試菌的最高稀釋度石炭酸系數(shù)=

石炭酸殺死全部供試菌的最高稀釋度常用的消毒劑舉例70％乙醇陽(yáng)離子去垢劑（季銨化合物）0.2~0.5mg/L氯氣含氯化合物（0.2%~0.5%氯胺、次氯酸鈉、二氧化氯）0.1％～0.5％硫酸銅600mg/L氧化乙烯（即環(huán)氧乙烷）0.5％～10％甲醛37％溶液（福爾馬林）或甲醛2%戊二醛溶液過氧化氫碘液0.05％～0.1％二氯化汞（升汞）1mg/L臭氧0.2％過氧乙酸含酚化合物（3％～5％石炭酸、2％煤酚皂即來蘇水）醫(yī)療器械和實(shí)驗(yàn)室物品表面醫(yī)療器械、食品等設(shè)備凈化生活用水奶制品與食品工業(yè)設(shè)備、生活用水游泳池及生活用水殺藻劑溫度敏感的實(shí)驗(yàn)材料如塑料3％～8％溶液用于表面消毒用于滅菌用作高效消毒劑、滅菌劑氣體用作滅菌劑醫(yī)療器械、實(shí)驗(yàn)物品表面消毒實(shí)驗(yàn)室物品表面消毒飲用水用作高效消毒劑、滅菌劑實(shí)驗(yàn)室物品表面消毒

脂溶劑、蛋白變性劑與膜上磷脂相互作用氧化劑氧化劑蛋白沉淀劑烷化劑烷化劑烷化劑烷化劑氧化劑與蛋白質(zhì)中酪氨酸結(jié)合與蛋白質(zhì)的巰基結(jié)合強(qiáng)氧化劑強(qiáng)氧化劑蛋白變性劑試劑適用范圍作用機(jī)理工業(yè)領(lǐng)域消毒劑應(yīng)用造紙皮革塑料紡織木材冶金石油空調(diào)電力核工業(yè)有機(jī)汞化物、酚化合物重金屬、酚化合物陽(yáng)離子去垢劑重金屬、酚化合物酚化合物陽(yáng)離子去垢劑汞化合物、酚化合物、陽(yáng)離子去垢劑氯氣、酚化合物氯氣氯氣在生產(chǎn)中抑制微生物的生長(zhǎng)在產(chǎn)品中作為抑菌因子存在在塑料的水狀分散相中抑制細(xì)菌生長(zhǎng)阻止室外使用的遮棚、帳篷的纖維受微生物侵染腐爛防止木質(zhì)結(jié)構(gòu)的變質(zhì)腐爛阻止細(xì)菌在切割用乳劑中生長(zhǎng)阻止細(xì)菌在石油及石油產(chǎn)品的復(fù)性和儲(chǔ)存過程中生長(zhǎng)阻止細(xì)菌在冷卻塔中生長(zhǎng)阻止細(xì)菌在冷凝器及冷卻塔中生長(zhǎng)阻止抗輻射微生物在核反應(yīng)堆生長(zhǎng)工業(yè)生產(chǎn)常用的消毒劑（二）防腐劑(antisepsis)防腐劑具有殺死或抑制微生物生長(zhǎng)的能力，但對(duì)于動(dòng)物或人體的組織無毒害或較小毒害作用。大多數(shù)化學(xué)防腐劑常用于洗手或處理表面?zhèn)?，有些防腐劑用作消毒劑同樣有效?0％乙醇酚類（六氯酚、氯二甲苯酚等）陽(yáng)離子去垢劑（季銨化合物如殺藻胺）3％過氧化氫溶液2.5％碘酒有機(jī)汞化合物（2％紅汞）0.1％～1％硝酸銀皮膚肥皂、洗液、化妝品、除臭劑肥皂、洗液皮膚皮膚皮膚預(yù)防新生兒眼炎脂溶劑、蛋白變性劑破壞細(xì)胞膜與膜上磷脂相互作用氧化劑與蛋白質(zhì)中酪氨酸結(jié)合與蛋白質(zhì)的巰基結(jié)合蛋白沉淀劑試劑適用范圍作用機(jī)理常用的化學(xué)防腐劑劑舉例生物防腐劑是由動(dòng)植物組織或微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)生的具有殺死或抑制微生物生長(zhǎng)能力的防腐劑。有些可用于食品防腐。如Natamycin,Polylysine,Nisin等。何種消毒劑或防腐劑可用于處理下列物品：口腔溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面飲用水手術(shù)前皮膚表面小型醫(yī)用器械（探針、鑷子等）思考題：（三）化學(xué)治療劑化學(xué)治療劑是指具有選擇性毒力的，能在生物體內(nèi)使用殺死體內(nèi)病原微生物而不影響人體情況的、可以控制傳染病發(fā)生的化學(xué)物質(zhì)。常用于口服或注射?；瘜W(xué)治療劑種類：主要包括化學(xué)合成的抗代謝物，以及生物合成的抗生素（抗生素、半合成抗生素、酶抑制劑、微生物藥物素等）。1.抗代謝物(Antimetabolite)定義：又稱代謝拮抗物或代謝類似物(metaboliteanalogue)，是一類在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與微生物細(xì)胞所必需的代謝物(即生長(zhǎng)因子)很相似，可干擾微生物正常代謝活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)。葉酸對(duì)抗物（磺胺）、嘌呤對(duì)抗物（6-巰基嘌呤）、苯丙氨酸對(duì)抗物（對(duì)氟苯丙氨酸）、尿嘧啶對(duì)抗物（5-氟尿嘧啶）、胸腺嘧啶對(duì)抗物（5-溴胸腺嘧啶）

抗代謝物主要是一些生長(zhǎng)因子類似物:抗代謝藥物的三種作用：與正常代謝產(chǎn)物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而使微生物正常代謝所需的重要物質(zhì)無法合成，如磺胺類藥物。假冒正常代謝物，使微生物合成出無正常生理活性的假產(chǎn)物，如8-重氮鳥嘌呤取代鳥嘌呤合成的核苷酸會(huì)產(chǎn)生無正常功能的RNA。與某一生化合成途徑終產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)類似，通過反饋調(diào)節(jié)破壞正常代謝調(diào)節(jié)機(jī)制，例如6-巰基嘌呤可抑制腺嘌呤核苷酸的合成。磺胺類藥物：最早發(fā)現(xiàn)，也是最常見的化學(xué)療劑，抗菌譜廣，能治療多種傳染性疾病。

大多數(shù)革氏陽(yáng)性細(xì)菌（肺炎球菌、溶血性鏈球菌等）

某些革氏陰性細(xì)菌（痢疾桿菌、腦膜炎球菌、流感桿菌等）對(duì)放線菌也有一定的作用。最簡(jiǎn)單的磺胺類藥物是對(duì)氨基苯磺酰胺，簡(jiǎn)稱磺胺。磺胺是四氫葉酸合成前體對(duì)氨基苯甲酸（PABA）的結(jié)構(gòu)類似物磺胺類藥物的作用機(jī)理：很多細(xì)菌必需利用PABA來合成四氫葉酸。但PABA可由細(xì)菌自身合成，也可從外界獲得。而磺胺的存在則可與PABA競(jìng)爭(zhēng)性地與二氫蝶酸合成酶結(jié)合，阻止四氫葉酸的合成。人類因缺乏四氫葉酸合成酶，只能從食物中獲得。對(duì)磺胺藥物不敏感?；前匪幬飳?duì)氨基苯甲酸葉酸TMP是磺胺藥物增效劑三甲基芐二氨嘧啶當(dāng)環(huán)境中存在大量的PABA時(shí)，磺胺藥會(huì)失效。異煙肼是另一種臨床上有效的重要抗代謝藥物，其作為煙酰胺的結(jié)構(gòu)類似物，專一性的干擾分支桿菌特異性細(xì)胞壁成分分枝酸的合成。因此，異煙肼是治療肺結(jié)核的特效藥。

喹諾酮也是一類化學(xué)合成的抗微生物的化學(xué)治療劑，其作用機(jī)制不是作為生長(zhǎng)因子類似物，而是作用于DNA螺旋酶（gyrase），阻止螺旋酶催化細(xì)菌DNA的超螺旋作用。萘啶酸是典型的喹諾酮類化合物，萘啶酸的氟喹諾酮衍生物如諾氟沙星和環(huán)丙沙星常用于治療人的泌尿系統(tǒng)感染，由于DNA螺旋酶在所有細(xì)菌中都存在，但不存在于人及高等動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)，因此，氟喹諾酮能有效地治療革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌引起的各種細(xì)菌感染。另外，氟喹諾酮也廣泛用于養(yǎng)牛場(chǎng)和家禽飼養(yǎng)場(chǎng)，治療動(dòng)物的呼吸道疾病。定義：一類由微生物或其他生物生命活動(dòng)過程中合成的次級(jí)代謝產(chǎn)物或其人工衍生物，它們?cè)诤艿偷臐舛葧r(shí)就能抑制或干擾它種生物（包括病原菌、病毒、癌細(xì)胞等）的生命活動(dòng)。2.抗生素（antibiotics）抗生素的抑菌譜：某種抗生素的抑菌范圍。既能作用于G＋菌又能作用于G－菌的抗生素稱為廣譜抗生素，如氯霉素、四環(huán)素、金霉素和土霉素；僅作用于單一微生物類群的抗生素稱為窄譜抗生素。由于不同微生物之間的細(xì)胞化學(xué)結(jié)構(gòu)和代謝的差異，不同的抗生素的抗菌譜各異。（1）概述新生霉素萘啶酸諾氟沙星DNA解旋酶青霉素萬古霉素桿菌肽環(huán)絲氨酸頭孢菌素紅霉素氯霉素氯林肯霉素林肯霉素磺胺類藥物四環(huán)素壯觀霉素莫匹羅星嘌呤霉素多黏菌素鏈霉素托普霉素卡拉霉素①抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成；②干擾細(xì)胞質(zhì)膜；③抑制蛋白質(zhì)合成；④抑制DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。作用機(jī)制1）抑制細(xì)胞壁合成青霉素：青霉素b-內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)與D-丙氨酸-D-丙氨酸結(jié)構(gòu)相似，從而能與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，阻止肽鏈之間的交聯(lián)，導(dǎo)致細(xì)菌發(fā)生滲透裂解。

頭孢菌素：同青霉素，抑制肽聚糖合成中的轉(zhuǎn)肽作用

萬古霉素：糖肽類抗生素（東方鏈霉菌）。肽鏈部分與肽聚糖的五肽末端D-丙氨酸-D-丙氨酸特異性結(jié)合，阻斷轉(zhuǎn)肽酶的作用。

D-環(huán)絲氨酸：胞壁酸肽尾的合成多氧菌素：幾丁質(zhì)的合成（真菌有效）青霉素b-內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)與D-丙氨酸末端結(jié)構(gòu)相似，從而能占據(jù)D-丙氨酸的位置與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，酶無法正常行使其功能，肽鏈之間無法彼此連接，抑制了細(xì)胞壁的合成。2）干擾蛋白質(zhì)合成四環(huán)素：同核糖體30S小亞基結(jié)合，抑制氨基酰-tRNA結(jié)合于核糖體A位點(diǎn)，從而抑制蛋白質(zhì)合成。鏈霉素、卡那霉素、新霉素：

同核糖體30S小亞基結(jié)合，直接抑制蛋白質(zhì)合成或引起錯(cuò)譯。紅霉素：

同核糖體50S大亞基結(jié)合，抑制蛋白質(zhì)合成中肽鏈的延長(zhǎng)。3）抑制核酸合成原核生物與真核生物核酸的合成機(jī)制差別不大，所以，抑制核酸合成的抗生素選擇毒力通常不如其他抗生素。絲裂霉素：阻止解鏈，抑制DNA復(fù)制；利福霉素：與細(xì)菌的依賴DNA的RNA聚合酶結(jié)合，阻止RNA合成；放線菌素D：抑制RNA轉(zhuǎn)錄；喹諾酮類（合成的，環(huán)丙沙星，諾氟沙星，氧氟沙星）：抑制DNA促旋酶而干擾DNA復(fù)制、修復(fù)和轉(zhuǎn)錄4）干擾細(xì)胞膜多粘菌素：使細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)釋放，細(xì)胞內(nèi)容物外漏。制霉菌素、兩性霉素：

與膜固醇結(jié)合，引起細(xì)胞成分泄漏,控制假絲酵母感染。短桿菌肽：使氧化磷酸化解偶聯(lián)，細(xì)胞內(nèi)容物外漏。原核生物與真核生物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)差別不大，所以抑制細(xì)胞膜合成的抗生素選擇毒力通常不如其他抗生素。（2）半合成抗生素對(duì)天然抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行人為改造后的抗生素，稱為半合成抗生素。青霉素易過敏、不穩(wěn)定、不能口服和易產(chǎn)生耐藥菌株。青霉素結(jié)構(gòu)改造：改造其母核6‐氨基青霉烷酸（6－aminopenicillanicacid,6-APA）的側(cè)鏈R基團(tuán)。6‐APA的制備：6-APA抑菌力微弱，在發(fā)酵液中的含量也較低。一般以芐青霉素為原料，利用大腸桿菌的青霉素?；噶呀夂笾迫?-APA。R基團(tuán)將6-APA與各種不同的化學(xué)合成側(cè)鏈酶法催化，就可合成各種相應(yīng)的半合成青霉素，如氨芐青霉素、羧芐青霉素、羥芐青霉素和氧哌嗪青霉素等。（3）生物藥物素（biopharmaceutin）自上世紀(jì)九十年代以來，從自然界篩選天然抗生素已面臨“山窮水盡”的境地，而在篩選新抗生素基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、比抗生素療效更為廣泛的生理活性產(chǎn)物如酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑、受體拮抗劑和抗氧化劑等微生物的其他次級(jí)代謝產(chǎn)物卻越來越多，并代表了后抗生素時(shí)代的到來，這一類具有多種生理活性的微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物稱作生物藥物素。如酶抑制劑洛伐他丁和免疫增強(qiáng)劑苯丁抑制素及環(huán)孢菌素等。第六節(jié)病毒和真菌的控制一、病毒的控制

病毒寄生于宿主細(xì)胞中，大多數(shù)控制病毒的化學(xué)方法對(duì)宿主也有毒性。但有些藥劑對(duì)病毒的毒性更大一些，還有一些由宿主產(chǎn)生的專一性地作用于病毒的物質(zhì)，都可以作為控制病毒的化學(xué)藥劑。1.抗病毒的化學(xué)治療劑疊氮胸苷（AZT）：雙脫氧核苷，以結(jié)構(gòu)類似物的機(jī)制發(fā)揮作用，抑制反轉(zhuǎn)錄病毒，對(duì)宿主的核酸復(fù)制也有抑制作用。乙膦甲酸：無機(jī)焦磷酸的結(jié)構(gòu)類似物，抑制核苷酸之間的正確連接；奈韋拉平（維樂命）：非核苷類似物的反轉(zhuǎn)錄酶抑制劑，它通過直接連接到反轉(zhuǎn)錄酶上來抑制其進(jìn)一步發(fā)揮作用；利福平屬于抗生素類，通過結(jié)合到RNA聚合酶上抑制其作用。2.干擾素（interferons，IFNs）

干擾素：高等動(dòng)物細(xì)胞在病毒或dsRNA等誘生劑的刺激下，所產(chǎn)生的一種具有高活性、廣譜抗病毒等功能的特異性糖蛋白，分子量約17,000Da。干擾素雖有廣譜抗病毒的特性，但也受宿主種屬特異性的限制。干擾素的三種類型：①白細(xì)胞產(chǎn)生的IFN‐α，②成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的IFN‐β，③免疫淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的IFN‐γ。1.麥角甾醇的抑制劑

二、真菌的控制2.其他抗真菌劑

多烯類化合物：一類抗生素，通過與麥角甾醇結(jié)合破壞真菌的細(xì)胞膜，影響細(xì)胞膜的通透性，導(dǎo)致真菌細(xì)胞死亡的。氮雜茂環(huán)和丙烯胺：選擇性地抑制麥角甾醇的生物合成，使真菌不能產(chǎn)生正常的細(xì)胞膜，并影響細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸。多氧菌素：通過干擾幾丁質(zhì)的生物合成來抑制真菌細(xì)胞壁的合成。其它某些藥物：能抑制葉酸的生物合成；干擾DNA復(fù)制過程中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成；破壞有絲分裂中微管的聚集（如灰黃霉素）。第七節(jié)微生物的抗藥性

抗生素與其他一些抗代謝藥物，臨床上多次重復(fù)使用后，使病原微生物變得對(duì)它們不敏感，作用效果越來越差，這種病原菌耐受藥物的特性就是微生物的抗藥性。微生物產(chǎn)生抗藥性的原因：1、產(chǎn)生能使藥物失活的酶或合成了修飾抗生素的酶內(nèi)酰胺酶可使青霉素和頭孢系列抗生素的核心結(jié)構(gòu)中的內(nèi)酰胺鍵斷裂而喪失活性。有些抗性菌株會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)乙酰酶、轉(zhuǎn)磷酸酶或腺苷酸轉(zhuǎn)移酶等來修飾抗生素。2、修飾和改變藥物作用的靶位點(diǎn)。耐藥菌株的核糖體30s亞基組分改變，使抗生素不能再與這種變化了的30s亞基結(jié)合；二氫蝶酸合成酶結(jié)構(gòu)改變，磺胺藥物不能再和其結(jié)合；等。3、被藥物阻斷的代謝途徑發(fā)生遺傳改變，形成“救護(hù)途徑”4、使藥物不能透過細(xì)胞膜。委內(nèi)瑞拉鏈霉菌改變細(xì)胞膜的透性而使四環(huán)素進(jìn)入細(xì)胞受阻5、通過主動(dòng)外排系統(tǒng)把細(xì)胞內(nèi)的藥物泵出細(xì)胞外?？剐跃昕僧a(chǎn)生某種代謝途徑將藥物變成衍生物，其衍生物外滲速度比藥物滲入速度大。6、抗性菌株發(fā)生遺傳變異。有些抗青霉素的菌株細(xì)胞壁中肽聚糖含量降低，但合成了另外的細(xì)胞壁多聚糖，表現(xiàn)出對(duì)青霉素作用的不敏感。避免出現(xiàn)細(xì)菌的耐藥性的措施：(1)第一次使用的藥物劑量要足；(2)避免在一個(gè)時(shí)期或長(zhǎng)期多次使用同種抗生素；(3)不同的抗生素(或與其他藥物)混合使用；(4)對(duì)現(xiàn)有抗生素進(jìn)行改造；(5)篩選新的更有效的抗生素。第八節(jié)新型抗微生物藥物的篩選

一、開發(fā)已有藥物的結(jié)構(gòu)類似物這種對(duì)已有的抗微生物藥物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)修飾，以產(chǎn)生大量新的類似物的自動(dòng)化方法叫做組合化學(xué)。二、設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)全新的抗微生物化合物（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）從天然物質(zhì)中分離候選藥物，通過計(jì)算機(jī)和結(jié)構(gòu)制圖技術(shù)設(shè)計(jì)和篩選出與特殊的作用靶點(diǎn)相互作用的藥物，并借助高通量篩選檢測(cè)其結(jié)合力及毒性。以已知的“蛋白酶-前體蛋白復(fù)合物”的三維結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出了適合HIV蛋白酶活性中心的saquinnavir，它是一種HIV前體蛋白的結(jié)構(gòu)類似物，會(huì)取代前體蛋白結(jié)合到蛋白酶的活性中心，從而抑制病毒的成熟、減慢它在人體宿主細(xì)胞內(nèi)的增殖速度。HIV復(fù)制的蛋白酶抑制劑Saquinnavir篩選的案例本章重點(diǎn)一、微生物的生長(zhǎng)生長(zhǎng)量的測(cè)定方法典型生長(zhǎng)曲線（幾個(gè)時(shí)期，特點(diǎn)，對(duì)數(shù)期3個(gè)參