消毒剂、杀菌剂和化学疗剂的应用

某些化学消毒剂、杀菌剂与化学疗剂对微生物生长有抑制或致死作用。如饮用水的消毒，能杀伤水中的微生物；化学疗剂如各类抗生素对微生物具有强烈的抑菌或杀菌作用。农作物病虫害的防治所施用的化学农药，部分残留在土壤中，对于土壤中的许多微生物有毒害作用等。各种化学消毒剂、杀菌剂与化学疗剂对微生物的抑制与毒杀作用，因其胞外毒性、进入细胞的透性、作用的靶位和微生物的种类不同而异，同时也受其他环境因素的影响。有些消毒与杀菌剂在高浓度时是杀菌剂，在低浓度时可能被微生物利用作为养料或生长刺激因子。对微生物的杀伤或致死具有广谱性和在实践中常用的化学消毒剂、杀菌剂和与微生物关系密切的化学疗剂及其抑菌或杀菌机制如下：

（一）氧化剂

高锰酸钾、过氧化氢、漂白粉和氟、氯、溴、碘及其化合物都是氧化剂。通过它们的强烈氧化作用杀死微生物。

高锰酸钾是常见的氧化消毒剂。一般以0.1%溶液用于皮肤、水果、饮具、器皿等消毒。该消毒剂需在应用时临时配制。

碘具有强穿透力，能杀伤细菌、芽孢和真菌，是强杀菌剂。通常用3%～7%的碘溶于70%～83%的乙醇中配制成碘酊。

氯气可作为饮用水或游泳池水的消毒剂。常用0.2～0.5μg/L 的氯气消毒。氯气在水中生成次氯酸，次氯酸分解成盐酸和初生氧。初生氧具有强氧化力，对微生物起破坏作用。

漂白粉也是常用的杀菌剂。它含次氯酸钙，在水中生成次氯酸并分解成盐酸和初生氧和氯。

初生氧和氯都能强烈氧化菌体细胞物质，致其死亡。5%～20%次氯酸钙的粉剂或溶液常用作食品及餐具、乳酪厂的消毒。

（二）还原剂

甲醛是常用的还原性消毒剂，它能与蛋白质的酰基和巯基起反应，引起蛋白质变性。商用福尔马林为含37%～40%的甲醛水溶液，5%的福尔马林常用作动植物标本的防腐剂。福尔马林也用作熏蒸剂，每m3空间用6～10mL福尔马林加热熏蒸就可达到消毒目的，也可在福尔马林中加1/5～1/10 高锰酸钾使其气化，进行空气消毒。

（三）表面活性物质

具有降低表面张力效应的物质称为表面活性物质。乙醇、酚、煤酚皂（来苏儿）以及各种强表面活性的洁净消毒剂，如新洁尔灭等都是常用的消毒剂。乙醇只能杀死营养细胞，不能杀死芽孢。70%的乙醇杀菌效果最好，超过70%以至无水乙醇效果较差。无水乙醇可能与菌体接触后迅速脱水，表面蛋白质凝固形成了保护膜，阻止了乙醇分子进一步渗入胞内。浓度低于70%时，其渗透压低于菌体内渗透压，也影响乙醇进入胞内，因此这两种情况都会降低杀菌效果。酚（石炭酸）及其衍生物有强杀菌力，它们对细菌的有害作用可能主要是使蛋白质变性，同时又有表面活性剂的作用，破坏细胞膜的透性，使细胞内含物外泄。5%的石炭酸溶液可用作喷雾以消毒空气。微生物学中常以酚作为比较各种消毒剂杀菌力的标准。各种消毒剂和酚的杀菌作用的比较强度，称为消毒剂的“酚价”。甲酚是酚的衍生物，市售消毒剂煤酚皂液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。新洁尔灭是一种季铵盐，能破坏微生物细胞的渗透性。0.25%的新洁尔灭溶液可以用作皮肤及种子表面消毒。

（四）重金属盐类

大多数重金属盐类都是有效的杀菌剂或防腐剂。其中作用最强的是Hg、Ag 和Cu。它们易与细胞蛋白质结合使其变性沉淀，或能与酶的巯基结合而使酶失去活性。

汞的化合物如二氯化汞（HgCl2），又名升汞，是强杀菌剂和消毒剂。0.1%的HgCl2溶液对大多数细菌有杀灭作用，用于非金属器皿的消毒。红汞（汞溴红）配成的红药水则用作创伤消毒剂。汞盐对金属有腐蚀作用，对人和动物亦有剧毒。

银盐为较温和的消毒剂。医药上常有用0.1%～1.0%的硝酸银消毒皮肤。1%硝酸银滴液用以预防新生婴儿传染性眼炎。

铜的化合物如硫酸铜对真菌和藻类的杀伤力较强。常用硫酸铜与石灰配制的溶液来抑制农业真菌、螨以及防治某些植物病害。(www.xing528.com)

（五）其他消毒与杀菌剂

无机酸、碱能引起微生物细胞物质的水解或凝固，因而也有很强的杀菌作用。微生物在1%氢氧化钾或1%硫酸溶液中5～10min 大部分死亡。毒性物质如二氧化硫、硫化氢、一氧化碳和氰化物等可与细胞原生质中的一些活性基团或辅酶成分特异性结合，使代谢作用中断，从而杀死细胞。染料特别是碱性染料，在低浓度下可抑制细菌生长。结晶紫、碱性复红、亚甲蓝、孔雀绿等都可用作消毒剂，1 ∶100000 的结晶紫能抑制枯草杆菌、金黄色葡萄球菌及其他革兰氏阳性细菌的生长。浓度1 ∶5000 时可抑制大肠杆菌等革兰氏阴性菌生长。

（六）化学疗剂

化学疗剂的种类较多，与微生物关系最为密切的是抗生素（amibimics）与磺胺类抗代谢药物（antimetabolities）等。

1.抗生素

抗生素是一类在低浓度时能选择性地抑制或杀灭其他微生物的低相对分子质量微生物次生代谢产物。通常以天然来源的抗生素为基础，再对其化学结构进行修饰或改造的新抗生素称为半合成抗生素（semisynthetic antibiotics）。近年来，随着医药学科发展，抗生素已不仅仅限于“微生物代谢产物”，还常可见“植物抗生素产物”之类的术语；抗生素的功能范围也不局限于抑制其他微生物生长，而将能抑制肿瘤细胞生长的生物来源次生代谢产物也称为抗生素，一般把这类抗生素冠以定词，称抗肿瘤抗生素。

自1929年A.Fleming 发现第一种抗生素青霉素以来，被新发现的抗生素已有约1 万种，大部分化学结构已被确定，相对分子质量一般在150～5000Da 之间。但目前临床上常用于治疗疾病的抗生素尚不足100 种。主要原因是大部分抗生素选择性差，对人与动物的毒性大。

每种抗生素均有抑制特定种类微生物的特性，这一抑菌范围称为该抗生素的抗菌谱（antibiogram），抗微生物抗生素可分为抗真菌抗生素与抗细菌抗生素，而抗细菌抗生素又可分为抗革兰氏阳性菌、抗革兰氏阴性菌或抗分枝杆菌等抗生素。有的抗生素仅抗某一类微生物，如仅对革兰氏阳性细菌有作用，‘’这些抗生素被称为窄谱抗生素。而有的抗生素对阳性细菌及阴性细菌等均有效，则被称为广谱抗生素（broad-spectrum antibiotics）。

一般抗生素有极性基团与微生物细胞的大分子相互作用，使微生物生长受到抑制甚至致死。抗生素抑制微生物生长的机制，因抗生素的品种与其所作用的微生物的种类的不同而异，一般是通过抑制或阻断细胞生长中重要大分子的生物合成或功能而发挥其功能。抗生素在抑制敏感微生物生长繁殖过程中的作用部位被称为靶位。

根据抗生素的结构不同被分为多种类型，一般把具有相同基本化学结构的天然或化学半合成的抗生素分为一个组，根据这一组中第一个被发现的或其基本化学性质来定名。同一组的不同抗生素常常具有类似的生物学特性，因此，在实践中显其方便与实用。

2.抗代谢物

抗代谢药物又称代谢类似物或代谢拮抗物，它是指其化学结构与细胞内必要代谢物的结构很相似，可干扰正常代谢活动的一类化学物质。抗代谢物具有良好的选择毒力，故是一类重要的化学治疗剂。抗代谢物的种类很多，一般是有机合成药物，如磺胺类、5-氟代尿嘧啶、氨蝶呤钠、异烟肼等。常用的抗代谢物是磺胺类药物（siilphonamidesdulfadrugs），可谓“价廉物美”。

研究揭示，磺胺类药物的横胺（sulfanilamide），其结构与细菌的一种生长因子，即对氧基苯甲酸（para-amino benzoic acid，PABA）高度相似。

许多致病菌具有二氢蝶酸合成酶，该酶以对氨基苯甲酸（PABA）为底物之一，经一系列反应，自行合成四氢叶酸（tetrahydrofolic acid，THFA）。THFA 是一种辅酶，其功能是负责合成代谢中的一碳基转移，而PABA 则为该辅酶的一个组分。一碳基转移是细菌中嘌呤、嘧啶、核苷酸与某些氨基酸生物合成中不可缺的反应。当环境中存在磺胺时，某些致病菌的二氢蝶酸合成酶在以二氢蝶啶和PABA 为底物缩合生成二氢蝶酸的反应中，可错把磺胺当作对氨基苯甲酸为底物之一，合成不具功能的“假”二氢蝶酸，即二氢蝶酸的类似物。二氢蝶酸是二氢蝶啶和PABA 为底物最终合成四氢叶酸的中间代谢物，而“假”二氢蝶酸导致最终不能合成四氢叶酸，从而抑制细菌生长。即磺胺药物作为竞争性代谢拮抗物或代谢类似物（metabolite analogue）使微生物生长受到抑制，从而对这类致病菌引起的病患具有良好的治疗功效。

临床应用的磺胺药物种类很多，至今常用的有磺胺（sulfanilamide）、磺胺嘧啶（sulfadiazine，SD）和磺胺脒（sulfaguanidine，SG）等。