您目前的位置：网站首页 >> 信息中心

杀菌剂对微生物的作用机制
具有抗微生物作用的物质，只有在以足够的浓度与微生物细胞直接接触的情况下，才能产生作用。杀菌剂对微生物作用的中毒表象主要表现为影响菌丝的生长、孢子萌发、各种子实体的形成、细胞的透性、有丝分裂、呼吸作用以及细胞膨胀，细胞原生质体的解体和细胞壁受损坏等，实质上是微生物细胞相关的生理、生化反应和代谢活动受到了干扰和破坏，最终导致微生物的生长繁殖被抑制，甚至死亡。
杀菌剂对微生物的作用，有的是真正把菌杀死，有的只是由于微生物的生命活动的某一过程因受阻而受到抑制，所以有杀菌作用和抑制作用之分。不过，杀菌和抑制作用仅仅是相对而言，它与杀菌剂的性质、使用浓度及作用时间的长短有着密切的关系。例如，含铜、汞等重金属元素或强氧化作用的药剂主要是杀菌的，而很多其他有机化合物的药剂主要是抑菌的；同一种杀菌剂在低浓度时是抑菌的，在高浓度时是杀菌的；10mg/kg的TBZ可以抑制黑曲霉 (Aspergillus niger)的生长，对孢子萌发没有影响，但是延长作用时间至12h后则会杀死孢子，使其不能萌发。大量试验证明，杀菌剂可以作用于菌体的各个部分，从细胞壁直至核糖核蛋白体，一种杀菌剂常常不仅作用于一个部位，而且可以同时作用于几个部位，杀菌剂的作用机制可以分为以下两个大的方面。
2.破坏菌体的结构
菌体的细胞由细胞壁和原生质体组成，包围原生质体的是细胞膜，原生质体中还有细胞核、线粒体、核糖体等细胞器，这些组分都各自担负着对微生物的生命活动重要作用的机能。因此，只要其中任何一个受到破坏，整个细胞就要受害。
(1)对细胞壁的作用
细胞壁受杀菌剂的影响一般有3种情况：细胞壁上的物质被溶解破坏；紧接于壁附近的一些酶类如糖酶受抑制；细胞壁的生物合成过程受到影响。
细胞壁是细胞的外围层，它的破坏使原生质渗出，发生溶菌作用。如季铵盐因革兰氏阳性菌表面多含磷壁酸（酸性基因带阴电荷）面极易吸附在其上面，引起结构性损害，导致细胞内含物的漏出。
(2)对原生质膜的作用
原生质膜是一层具有高度选择性的半透性膜，其主要功能是控制细胞内外一些物质的交换渗透作用。原生质膜由单位膜组成，主要含蛋白质和类脂质，还有甾醇和一些盐类，膜内部由疏水键和离子键维持稳定性。杀菌剂破坏原生质质膜的方式主要有3种。①破坏原生质质膜中脂质分子与蛋白质的定向排列，损害正常质膜的脂质——蛋白质结构的基本骨架，使菌形变化，直至死亡。苯甲酸、水杨酸、硝基苯酚、高锰酸钾、氨基甲酸乙酯等杀菌剂都是以这种方式抑杀微生物。②通过改变原生质膜的表面电荷，破坏其通透性，致使各种代谢物质渗出胞外。有毒的重金属离子可以这种方式损害菌体细胞。③抑制细胞膜的合成。典型的例子是具有嘧啶、咪唑、吡啶等结构的杀菌剂能阻碍对膜的组成 和机能起着重要作用的麦角留醇的合成，进而抑制菌体细胞膜的 合成。
(3)对细胞内容物的作用
①对细胞器的作用
以线粒体为例，线粒体是细胞中贮存能量的细胞器，内有许多生物氧化反应所需的酶类，杀菌剂对线粒体的作用主要是影响细胞内各种生物氧化反应，包括：对需氧氧化的影响（如酚类、二氯萘醌重金属类杀菌剂的作用）；对不滞氧氧化的影响（如克菌丹的作用）；对三羧酸循环某些过程的影响（如代森锰的怍用）；对末端氧化的影响（如醌类杀菌剂的作用）；对氧化磷酸化偶联反应的影响（如酚类、砷类杀菌剂的作用）。
②对蛋白质和核酸等结构物质的作用蛋白质在微生物体内具有多种多样的功能，没有蛋白质，就没有任何生命活动，蛋白质的结构受到破坏，微生物的生命活动就会受到抑制甚至停止。
蛋白质分子通过一些弱的化学键形成一定的空间构象，这对维持蛋白质的生理活性十分重要，当蛋白质的空间构象受到破坏，就会失去原有的生理活性。含有重金属的杀菌剂能破坏酶蛋白的结构，使酶失活；甲醛、苯酚、异硫氰酯类杀菌剂能与巯基和氨基相互作用破坏酶蛋白的立体构象；a、β-不饱和酮也能与蛋白质的巯基和氨基结合，使蛋白质变性，十二烷基磺酸钠可以分解蛋白质，使蛋白质链间的亲脂键被破坏。
核酸，包括DNA和RNA，是传递遗传信息的物质基础，以杀菌剂对DNA合成的影响为例，至少有如下几种形式：
a.掺假作用。苯菌灵、多菌灵和TBZ等苯并咪唑类杀菌剂的化学结构与嘌呤很相似，容易冒充腺嘌呤或鸟嘌呤，做成掺假的 DNA的生物合成。
b.有些杀菌剂抑制核酸合成是通过阻止核苷结合到核酸中去。 如地茂散（有效成分为二氯-2,5-二甲氧基苯）可以阻止85%－90%的胸腺嘧啶加人到立枯丝核菌(Rhictonia solani)菌丝体中去，也可以阻止85%－90%的尿苷加人到RNA中去。
c.酮类、酚类和氣基类杀菌剂如四氯对醌、氢醌及a-萘胺等 可与和DNA分子的羟基或氨基反应，使DNA分子双螺旋交联起来，不能分开作为模板使用。
d、有的杀菌剂可以与DNA上的核苷残基连接起来形成复合物，从而影响DNA的转录及复制，如放线菌D与DNA形成复合体 后使DNA不能再起模板作用。
3.影响代谢作用和生理活动
(1）杀菌剂对酶体系的作用 杀菌剂对酶的作用可以分为对酶形成和对酶活性两个方面的影响。
①对酶形成的影响一些杀菌剂能通过剌激或阻抑酶的合成，使菌体内的物质代谢失去平衡，达到抑制微生物生长的目的。比如铜对辅酶2的氧化酶和己糖酸激酶，邻苯基苯酚对细胞色素c氧化酶有刺激生成作用。
一些杀菌剂能携带某些组分，使之嵌入到菌体细胞的蛋白质或核酸分子中去。如果这个部位是在酶系的活性中心，酶就会丧失活性，如8-羟基喹琳铜，二甲基二硫代氨基甲酸铜等螯化剂携带的铜渗入卟啉环，取代了铁，而使细胞色素失去酶的活性。这可以说是—种“误会”合成的“假酶'。
②对菌活性的抑制杀菌剂可以以多种方式影响酶的活性。a，破坏菌的立体结构。酶的活性中心具有一定的空间结构，当酶蛋白的空间构型遭到破坏时，势必会拆散活性中心，使酶丧失活力，含有重金属离子或甲醛、酚、乙醇等杀菌剂都可破坏酶蛋白的立体构型，使酶变性失活。b.竞争性抑制。一种类型是杀菌剂与辅酶或底物在分子结构上相似，能与它们相互竞争酶的活性中心。如2,4-D抑制的羟基乙酸氧化酶的活性。另一种类型是杀菌剂和酶的功能基或非活性中心部分结合，因而阻碍了作用物与酶体的接触或阻止酶与底物的分开，与－NH2基能起反应的杀菌剂就会抑制含－NH2基的酶，含螯环基的杀菌剂则抑制含金属的酶。c. 假反馈性抑制.生物体内某些代谢途径，其最终产品可以抑制前面阶段的第一步反应，从而影响整个代谢反应的速度，叫做反馈性抑制。杀菌剂a-噻唑丙氨酸阻碍组氨酸的合成的原理正是类似这种方式。d.辅菌的抑制。焦磷酸硫胺素是丙酮脱羧酶的辅酶，克菌丹能把此辅酶氧化为二硫化硫胺素，而使辅酶失去作用。e.作用物（基质）的改变。杀菌剂通过与菌体内某些重要底物反应，使酶不能与其作用而引起微生物的中毒。如孢子形成过程需要把乙酸氧化或乙醛酸作为孢子形成代谢作用物，而苯肼会与乙醛酸反应，使菌不能再加以利用。
(2)抑制呼吸作用微生物通过呼吸作用获得艽生命活动所需要的能量，其中，糖酵解——三羧酸循环、电子传 递系统和氧化磷酸化是3个十分主要的能量代谢活动，如果杀菌剂能抑制能量代谢中的一个环节就能抑制微生物的生长繁殖。
二氯萘醌能阻碍乙酰酶酶A的生成，所以脂肪酸的β氧化作用也会受阻；四氢对醌可以抑制酵母菌琥珀酸脱氢和乙醇脱氢作用；克菌丹会干扰辅羧酶的活性而使丙酮酸的脱羧作用受到抑制；苯甲酸抑制三羧酸循环的酮戊二酸及琥珀酸脱氢酶；二氯萘醌等烃化杀菌剂会干扰辅酶I的焦磷酸化；山梨糖酸抑制碳水化合物代谢中的烯醇酶、乳酸脱氢酸和三羧酸循环中的脱氢酶、延胡索酸酶等；异硫氰酸甲酯能使苹果酸转变为琥珀酸的过程受阻；酰胺类杀菌剂抑制琥珀酸的代谢；2，4－二硝基苯酚抑制微生物的氧化磷酸化；氧化苯基锡化合物也可阻碍ATP的生成。
(3)对有丝分裂的影响
α－萘胺和酚类杀菌剂可以和染色体内的主要物质DNA反应，使染色休在有丝分裂时不能分开。
苯并咪唑类杀菌剂与纺锤丝的组成成分微管蛋白的结合，而导致不完全分裂，在一个细胞中形成多核，染色体不完全分离，形成不规则的染色质，真菌菌丝的生长因而受到抑制，分枝弯曲，几丁质的形成受到阻碍。
芳香烃等脂溶性杀菌剂，溶解于纺锤体的蛋白质多肽链的疏水基中，导致蛋白质分子中多肽链的立体构型扭曲，影响这类蛋白质的生理活性，使纺键体不能把子染色体拉进子细胞中。
杀菌剂影响新的细胞核的形成，新的细胞也就不能形成，分生孢子也不能形成。对于真菌来说，真菌丝就成为不育，生长繁殖也就受到抑制。

• 上一篇：臭氧在污水处理中的原理
• 下一篇：对工业杀菌剂的基本要求