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微生物的生长繁殖及其控制【豆丁版】
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第六章 微生物的生长繁殖及其控制【文字版】
几个概念
一个微生物细胞的同化作用的速度如果超过了异化作用，则其原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加，于是出现了个体细胞的生长（growth）；
若这是一种平衡生长，即各种细胞的组分是按恰当比例增长时，达到一定程度后就会引起个体数目的增加，对单个细胞的微生物来讲这就是繁殖(reproduction)
每一个体的进一步生长、繁殖就引起了群体的生长（重量、体积、浓度、密度等指标），个体和群体间的关系：
个体生长→个体繁殖→群体生长
群体生长=个体生长+个体繁殖
微生物生长一般指“群体生长”
第一节 测定生长繁殖的方法
一、测生长量
(一)直接法
包括：测体积法（刻度离心管中测沉降量）、称干重法（微生物的干重一般占湿重的10-20%）。
(二)间接法
1、比浊法：分光光度计(波长450~650nm)对微生物悬浮液进行测定。侧臂三角烧瓶原位测定可跟踪测出培养物的生长动态。
2、生理指标法
包括：测含氮量法、含碳量、测磷、DNA、RNA、ATP、DAP（二氨基庚二酸）、几丁质、N-乙酰胞壁酸、产酸、产气、耗氧、粘度、产热等，乘以适当系数可算出。
二、计繁殖数
细菌与酵母计细胞个数，放线菌与霉菌计孢子数
(一)直接法
用计数板（血球计数板）在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法。此法计总数包括死菌与活菌
活菌染色法：（1）用美蓝液对酵母菌染色后，其活细胞为无色，而死细胞则为蓝色，故可作分别计数。（2）丫啶橙染色细菌，紫外光镜下，活细菌发橙色荧光，死细胞发绿色荧光
（二）间接法（活菌计数法）
最常用的是利用固体培养基上（内）形成菌落的菌落计数法。
1、平板菌落计数法
可用浇注平板（pour plate）或涂布平板（spread plate）等方法进行。此法适用于各种好氧菌或厌氧菌。其主要操作是把稀释后的一定量菌样通过浇注或涂布的方法，让其内的微生物单细胞一一分散在琼脂平板上（内），待培养后，每一活细胞就形成一个单菌落，此即“菌落形成单位”（colony forming unit，cfu），根据每皿上形成的cfu数乘上稀释度就可推算出菌样的含菌数。如果在培养基中加入活菌指示剂TTC（2，3，5—氯化三苯基四氮唑），就可使菌落在微小时染成易于辩认的玫瑰红色。
2、厌氧菌的菌落计数法
亨盖特滚管培养法（厌氧管充氮气灭菌、50-60度、加样品、滚管充分分匀细胞）、半固体深层琼脂法（测双歧杆菌和乳酸菌的活菌数）。培养基中最好加入还原剂（Vc、半胱氨酸等）
第二节 微生物的生长规律
一、微生物的个体生长和同步生长
研究微生物生长过程变化的方法有:用电子显微镜观察细胞的超薄切片、使用同步培养（synchronous culture）技术。
同步生长（ synchronous growth）：通过同步培养的手段而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态。
获得微生物同步生长的方法：①环境条件诱导法——用氯霉素抑制细菌蛋白质合成、芽孢诱导法、藻细胞光照控制、EDTA处理酵母菌、原生动物短时热休克处理。②机械筛选法——利用处于同一生长阶段细胞的体积、大小的相同性，用过滤法、密度梯度梯度离心法或膜洗脱法收集同步生长的细胞。如Helmstetter-Cummigs的膜洗脱法。
二、单细胞微生物的典型生长曲线
生长曲线（growth curve）：定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线。
微生物的典型生长曲线：把少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养其中后，在适宜的温度、通气条件下，以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，就可以画出一条由延滞期、指数期、稳定期和衰亡期4个阶段组成的曲线。
生长速率常数（growh rate constant）：即每小时分裂次数（R）
（一）延滞期：又名停滞期、调整期或适应期。
特点：①生长速率常数为零；②细胞形态变大或增长；③胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性；④合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加速，易产生各种诱导酶；⑤对外界不良条件如NaCl溶液浓度、温度和抗生素等理、化因素反应敏感。
影响延滞期长短的因素：
①接种龄：以对数期接种龄的种子接种，则子代培养物的延滞期就短；以延滞期或衰亡期种子接种，则子代培养物的延滞期就长；若以稳定期种子接种，则延滞期居中。
②接种量：一般来说，接种量大，则延滞期短，反之则长
③培养基成分：接种到天然培养基要比组合培养基的延滞期短
（二）指数期（exponential phase）：又称对数期、菌体生长期
特点：①生长速率常数R最大，因而细胞每分裂一次所需的时间——代时（generation time G）或原生质增加一倍所需的倍增时间最短；②细胞进行平衡生长（balanced growth）；③酶系活跃，代谢旺盛。
重要参数：计算公式
①繁殖代数（n）②生长速率常数（R）③代时（G）
影响因素：①菌种；②营养成分：同一种微生物，在营养丰富的培养基上生长时，其代时较短，反之则长。③营养物浓度(见图6-4，生长限制因子 )，④培养温度
指数期微生物细胞用途：是用作代谢、生理等研究的良好材料，是增殖噬菌体的最适宿主，是发酵工业中用作种子的最佳材料。
（三）稳定期（stationary phase）
又称恒定期、最高生长期、代谢产物合成期
特点：生长速率常数R=零（新繁细胞与衰亡细胞数量相抵），菌体产量达到最高点，菌体产量与营养物质的消耗间呈现有规律的比例关系，微生物细胞开始合成代谢产物（主要是次生代谢产物）。
生长产量常数（生长得率）Y：Y=X-X0/C0，Ysubst、YATP等概念
稳定期来到的原因：①营养物尤其是生长限制因子的耗尽；②营养物的比例失调；③酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积；④PH、氧化还原势等物理化学条件越来越不适宜；
（四）衰亡期（decline phase或death phase）
特点：微生物的个体死亡速度超过新生速度，整个群体呈出负生长状态（R为负值），合成和释放次生代谢产物、释放芽孢
三、微生物的连续培养（continuous culture）：
连续培养又叫开放培养（open culture），是相对于单批培养或密闭培养而言的。
防止细胞生长稳定期到来、继续保持对数期生长状态的一种培养方法
用于连续培养的装置（器）的类型很多，见下表：
内控制(控制菌体密度):恒浊器
按控制方式分 外控制(控制培养液流速及R):恒化器
单级连续培养器
按培养器串联基数分 　 多级连续培养器
连续培养器 一般连续培养器
按细胞状态分 固定化细胞连续培养器
实验室科研用：连续培养器
按用途分 发酵生产用：大型连续发酵罐
1、按控制方式分
①恒浊器：是根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器。
②恒化器：是一种设法使培养液的流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养器。是通过控制某营养物浓度，使其始终成为生长限制因子的条件下达到的，又可称为外控制式的连续培养装置。
二者比较。
2、按培养器级数分：
①单级连续培养器：菌体生长速率与代谢产物产生速率相平行时使用
②多级连续培养器：菌体生长速率与代谢产物产生速率不相平行时使用，分成菌体生长器、产物合成器
3、连续培养用于生产实践（连续发酵）：
已用于酵母菌单细胞蛋白（SCP）的生产，乙醇、乳酸、丙酮和丁醇的发酵，用Candida lipolytica(解酯假丝酵母)等进行石油脱蜡，以及用自然菌种或混合菌种进行污水处理等各个领域中。
4、连续发酵的优点：
①高效，它简化了装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等许多单元操作，从而减少了非生产时间和提高了设备的利用率；②自控，即便于利用各种传感器和仪表进行自动控制；③产品质量稳定；④节约了大量动力、人力、水和蒸气，且使水、气、电的负荷均衡合理。
5、连续发酵的缺点：
①菌种易退化②易污染杂菌③营养物的利用率一般低于单批培养。 故连续发酵中的“连续”还是有限的，一般可达数月或一两年。
四、微生物的高密度培养（high cell-density culture ,HCDC）
1、定义：又称高密度发酵，一般是指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。
2、发展：主要发展于重组基因工程菌发酵，特别是重组E.coli生产多肽类药物，如人生长激素、胰岛素、白细胞介素和人干扰素等，要提高比生产率、降低“下游工程”成本 。
3、不同菌种和同种不同菌株间，在达到高密度的水平上差别极大， 用E.coli 生产PHB的高产菌株，高密度发酵可达175.4克（菌体湿重）/升。
4、保证高密度培养的方法：
目前高密度培养主要使用于E.coli 和酿酒酵母
①选取最佳培养基成分和明确各成分含量（C/N比）；
②补料：采取逐量流加的方式；（过多过少均有抑制）
③提高溶解氧的浓度；
④防止有害代谢产物的生成；⑤可采用透析培养;
第三节 影响微生物生长的主要因素
一、温度
1、生长温度三基点（three cardinal point）：最低/适/高生长温度,见下表：
最低:一般为-10~-5℃ ,极端为-30 ℃
嗜冷菌：＜20 ℃(一般为15 ℃)
生长温度三基点 室温菌:约25 ℃
最适 中温菌(20 ℃~45 ℃) 体温菌:约37 ℃
嗜热菌:>45 ℃(一般为50~60 ℃)
最高:一般为80~95 ℃,极端为105~150 ℃
2、对某一具体微生物而言，其生长温度范围有的很宽，有的很窄，因此分为宽温微生物和窄温微生物
3、最适生长温度（简称为“最适温度” ）
定义：是某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。
对同一种微生物来说，最适生长温度并非一切生理过程的最适温度。
二、氧气
1、根据与氧气的关系将微生物成几类:
(1)专性好氧菌（obligate or strict aerobes）:
必须在较高浓度分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体；具超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和过氧化氢酶；
专性好氧菌包括：绝大多数真菌、多数细菌、放线菌
(2)兼性厌氧菌（facultative anaerobes）:
以在有氧条件下的生长为主可兼在厌氧条件下生长的微生物，有氧时靠呼吸产能，无氧时则借发酵或无氧呼吸产能；
含SOD和过氧化氢酶；
兼性厌氧菌包括：许多酵母菌、不少细菌
(3)微好氧菌（microaerophilic bacteria）:
只能在较低的氧分压（0.01~0.03巴，正常大气压氧分压为0.2巴）下才能正常生长的微生物；通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能 ；包括：霍乱弧菌、单胞菌属
(4)耐氧菌（aerotolerant anaerobes）:耐氧性厌氧菌
生长不需要氧，但分子氧对它们也无害；不具呼吸链，仅靠专性发酵和底物水平磷酸化获得能量；
耐氧机制：含SOD和过氧化物酶（但缺乏过氧化氢酶）
耐氧菌包括：乳酸菌属、丁酸杆菌
（5）厌氧菌（ anaerobes）：分成两种：一般厌氧菌、严格（专性）厌氧菌
特点：①分子氧对它们有毒，即使短期接触也会抑制甚至致死；②在空气或含10%CO2的空气中，它们在固体或半固体培养基表面不能生长，只有在其深层无氧处或在低氧化还原势的环境下才能生长；③生命活动所需能量是通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵等提供；④细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶
厌氧菌包括：梭菌属（肉毒梭菌）、梭杆菌属、双歧杆菌属、光合细菌、甲烷菌属
厌氧菌的氧毒害机制：
SOD学说：SOD功能是保护好氧菌免受超氧化物阴离子自由基的毒害。它将剧毒的O2-歧化成毒性较低的H2O2,在过氧化氢酶的作用下，H2O2又被进一步变成无毒的H2O；厌氧菌不能合成SOD，故有氧存在时，胞内的O2-使其自身受到毒害；耐氧菌能合成SOD，且有过氧化物酶，可将O2-最后还原成H2O；见下图
SOD分三类：含Cu,Zn SOD（真核细胞质）、含Mn SOD（真核线粒体） ,含Fe SOD（原核细胞）； SOD 开发成医药保健品，抗衰老等
2、微生物在深层半固体琼脂柱中的生长状态：
三、PH：酸碱度
微生物适应PH 范围广
1、PH指标：每种菌种都有最低PH、最高PH、最适PH
2、最适PH：同一种微生物在不同生长阶段、不同生理生化过程，均有自己不同的最适PH要求。研究其规律，控制发酵生产中的PH有利于获得产物
3、细胞内环境PH：
（1）相当稳定，一般接近中性，胞内酶最适PH 也为中性，胞外酶最适PH等同生存环境的PH
（2） PH对生长的影响方面：①合适的PH可防止 DNA、ATP、菌绿素和叶绿素等重要成分被酸破坏，或RNA、磷脂类等被碱破坏；胞内酶的最适PH多接近中性。② PH可影响培养基中营养物质离子化程度、影响营养物质的吸收、影响环境中有害物质对微生物的毒性、影响代谢反应中各种酶的活性等
4、微生物在生长过程中常发生PH的变化：PH变化原因可能有多种。
5、调节外环境PH的措施：有“治标”和“治本”两种，表解如下
“治标” 过酸时：加NaOH、Na2CO3等碱液中和
过碱时：加H2SO4、HCl等酸液中和
PH调节 过酸时 加适当氮源：加尿素、NaNO3、NH4OH或蛋白质
提高通气量
“治本” 过碱时 加适当碳源：加糖、乳酸、醋酸、柠檬酸或油脂等
降低通气量
第四节 微生物培养法概论
微生物培养装置特点：能盛培养基、适宜理化性质、耐灭菌、防杂菌污染……
微生物培养技术发展的特点：⑴从少量培养到大规模培养；⑵从浅层培养发展到厚层（固体制曲）到深层（液体搅拌）培养；⑶从以固体培养技术为主到以液体培养技术为主；⑷从静止式液体培养发展到通气搅拌式的液体培养；⑸从单批培养发展到连续培养以至多级连续培养；⑹从利用分散的微生物细胞发展到利用固定化细胞；⑺从单纯利用微生物细胞到利用动物、植物细胞进行大规模培养（细胞工程主要内容）；⑻从利用野生型菌种发展到利用变异株直至遗传工程菌株；⑼从单菌发酵发展到混菌发酵；⑽从低密度培养发展到高密度培养（high cell-density culture ,HCDC）；⑾从工人控制的发酵罐到多传感器、计算机在线控制的自动化发酵罐等。
一、实验室培养法
（一）固定培养法
1、好氧菌的固体培养
包括：试管斜面、琼脂平板、较大型的克氏扁瓶、茄子瓶培养等。
2、厌氧菌的固体培养
①高层琼脂柱：把含还原剂的固体/半固体培养基装试管（多装），灭菌。
②厌氧培养皿：用特制皿盖创造一狭窄空间，再加还原性培养基的配合使用达到厌氧培养的目的，如Brewer皿。用特制皿底——有两相互隔开的空间，分别放焦性没食子酸和NaOH 溶液，在皿盖的平板上接入待培养厌氧菌后，立即密闭之，摇动使两试剂接触、反应造成无氧环境，如图6-9中的Spray皿或Bray皿。
③亨盖特流管技术（hungate roll-tube technique）
厌氧微生物研究的革命性技术，推动严格厌氧微生物的研究。主要原理：利用除氧铜柱（玻璃柱内装有密集铜丝，加温至350℃时，可使通过柱体的不纯氮中的O2与铜反应而被除去）来制备高纯氮，而用此高纯氮去驱除培养基配制、分装过程中各种容器和小环境中的空气，使培养基的配制、分装、灭菌和贮存，以及菌种的接种、稀释、培养、观察、分离、移种和保藏等操作的全过程始终处于高度无氧条件下，从而保证了各类严格厌氧菌的存活。
预还原无氧灭菌培养基（PRAS培养基）：用严格厌氧法配制、分装、灭菌后的厌氧菌培养基（试管装置见图6-10）。
优点：内壁上琼脂层有很大表面积供厌氧菌长出单菌落，但管口面积和管腔体积都极小，特别利于阻止氧与厌氧菌接触
④厌氧罐（anaerobic jar）技术
操作步骤：装菌样→封闭罐盖→抽气换气→将罐内氧气还原掉
（5）厌氧手套箱技术（装置见图6-12） ：
其内充满N2:CO2:H2=85:5:10(V/V)和钯催化剂
“三大件技术”：
厌氧罐技术、厌氧手套箱技术、亨盖特流管技术是研究厌氧微生物的有效工具
（二）液体培养法
1、好氧菌的的液体培养
提高溶氧速率的方法：①浅层液体培养；②摇床培养；③在液体底部通入加压空气，用气体分布器使其形成均匀、密集的微小气泡；④机械搅拌，壁上设置阻挡装置。
培养方法：①试管液体培养；②三角瓶浅层液体培养；③摇瓶培养；④台式发酵罐。
2、厌氧菌的液体培养
①液体——灭菌——接种——厌氧罐或厌氧手套箱培养；
②有氧环境下，在培养基中加巯基乙酸、半胱氨酸、维生素C、庖肉或铁丝，再用深层培养或液面上封一层石蜡油或凡士林-石蜡油。
二、生产实践中培养微生物的装置
（一）固态培养法
1、好氧菌的曲法培养：制曲酿酒，
固态基质（麸皮、碎麦、豆饼）—蒸煮接种
曲的定义见表：
提供营养源
固体基质 有利疏松空气
赋予曲的外形
曲的构成与功能 菌体（菌丝、孢子或细胞）：可用作“种子”
代谢产物 外酶类：用作粗酶制剂
其他：如柠檬酸、赤霉素和抗生素等
制曲方法：瓶曲、袋曲、盘曲、帘子曲、转鼓曲和通风曲（机械化程度和生产效率高，在酱油酿造业中广泛应用）
2、厌氧菌的堆积培养法
采用大型深层地窖对固态发酵料进行堆积式固态发酵；
应用：酒精发酵（蒸馏白酒—名优大曲酒）、己酸发酵
（二）液体培养法
1、好氧菌的培养
(1)浅盘培养（shallow pan cultivation）
缺点：劳动强度大、生产效率低、易污染杂菌
（2）深层液体通气培养：现代发酵工业标志
发酵罐（fermenter or fermentor）：是一种最常规的生物反应器，装置及运转原理。（发酵工程主角）
主要作用：为微生物提供丰富、均匀的养料，良好的通气和搅拌，适宜的温度和酸碱度，并能消除泡沫和确保防止杂菌的污染。
附属装置：培养基配置系统，蒸汽灭菌系统，空气压缩和过滤系统，营养物流加系统，传感器和自动记录、调控系统以及发酵产物的后处理系统等。
2、厌氧菌的液体培养：深层静止培养
第五节 有害微生物的控制
研究微生物最重要概念：无菌操作
一、几个基本概念
(一)灭菌（sterilization）
定义：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。
分类：①杀菌（bacteriocidation）：菌体虽死但形体尚存；②溶菌（bacteriolysis)：菌体被杀死后细胞发生自溶、裂解。（图6-15）
(二)消毒(disinfection)：用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体或动、植物有害的病原菌，对被消毒的对象基本无害 。
(三)防腐（antisepsis）
定义：利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖。
方法：①低温；②缺氧；③干燥；④高渗（高糖度、高盐度）；⑤高酸度；⑥高醇度；⑦加防腐剂;
(四)化疗（chemotherapy）
定义：即化学治疗，是利用具高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该宿主传染病的一种措施。
化学治疗剂：用于化学治疗目的的化学物质，包括：磺胺类等化学合成药物、抗生素、生物药物素和若干中草药中有效成分。
上述4种概念的特点和比较见表6-8
二、物理灭菌因素的代表——高温
（一）高温灭菌的种类
1、干热灭菌法（dry heat sterilization）
包括：电热烘箱灭菌、灼烧（用于接种环、接种针的灭菌或带病原菌的材料、动物尸体的烧毁等）
2、湿热灭菌法(moist heat sterilization)
用100℃以上的加压蒸气进行灭菌，比干热灭菌法更有效，湿热灭菌法种类：
（1）常压法
①巴氏消毒法(pasteurization)：一种低温湿热消毒法，用于牛奶、啤酒、果酱或酱油等不宜进行高温灭菌的液态风味食品或调料的消毒，具体有两类：
A、低温维持法（low temperatureholding method，LTH）:在63℃下维持30min对牛奶消毒；（传统工艺常用）
B、高温瞬时法(high temperature short time或flush point，HTST)：72℃下保持15s即可对牛奶消毒。（现代工艺常用）
②煮沸消毒法：100℃下煮沸数分钟（饮用水的消毒）。
③间歇灭菌法（fractional sterilization或tyndaallization）：
又称分段灭菌法或丁达尔灭菌法，将待灭菌的培养基在80~100℃下煮沸15~60min--→室温或37℃下保温过夜--→第二和第三天重复；适用于
不耐热的培养基的灭菌。
（2）加压法
①常规加压蒸气灭菌法（normal autoclaving）: 用途广
原理:适合于一切微生物实验室、医疗保健机构或发酵工厂中对培养基及多种器材湖物料的灭菌。
②连续加压蒸气灭菌法(continuous autoclaving)：连消法，大发酵厂灭培养基用
原理：让培养基在管道的流动过程中快速升温、维持和冷却，然后流进发酵罐，培养基一般加热至135~140℃下维持5~15s，属高温瞬时灭菌
优点：a、提高了原料的利用率和发酵产品的质量和产量；b、提高了发酵罐的利用率；c、提高了锅炉的利用率；④适宜于自动化操作，降低了操作人员的劳动强度
利用温度杀菌的定量指标有：
①热死时间(thermal death time)：指在某一温度下杀死某微生物的水悬浮液群体所需要的最短时间；
②热死温度(thermal death point)：又称热死点，指在一定时间内（一般为10min）杀死某微生物的水悬浮液群体所需要的最低温度。
（二）影响加压蒸气灭菌效果的因素
1、灭菌物体含菌量：含菌量越高，需要的灭菌时间越长。
2、灭菌锅内空气排除程度（见表6-9）
3、灭菌对象的 PH：?6.0时微生物易死亡，6.0~8.0时不易死亡。
4、灭菌对象的体积
5、加热和散热速度（三）高温对培养基成分的有害影响及其防止
1、有害影响
⑴形成沉淀：①有机物，如多肽类沉淀；②无机物，如磷酸盐、碳酸盐等沉淀。
⑵破坏营养，提高色泽：①褐变，产生氨基糖、焦糖或黑色素；②毒变。
⑶改变培养基的PH（一般为降低PH）。
⑷降低培养基浓度（气温降低时会增加冷凝水）
2、防止法
（1）特殊加热灭菌法：①对易破坏的含糖培养基进行灭菌时，应将糖与其他成分分别灭菌，再合并；②含Ca2+或Fe3+的培养基应与磷酸盐成分分别灭菌，再混合；③对含易被高温破坏成分的培养基，应进行低压灭菌或间歇灭菌；④在大规模发酵工厂中，对培养基灭菌可采用连续加压蒸气灭菌法
（2）过滤除菌法：滤膜过滤装置、烧结玻璃板过滤器、石棉板过滤器、素烧瓷过滤器和硅藻土过滤器
缺点：无法滤除液体中的病毒和噬菌体
（3）其他方法：按顺序配培养基、加螯合剂、环氧乙烷灭菌、紫外线、放射线…
三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂
评价各种化学制品的药效和毒性的三个指标：
①最低抑制浓度(mininum inhibitory concentration, MIC)，指在一定条件下某化学药剂抑制特定微生物的最低浓度；
②半致死剂量（50% lethal dose,LD50）,一定条件下某化学药剂能杀死50%试验动物时的剂量；
③最低致死剂量(mininum lethal dose,MLD)，指在一定条件下某化学药剂能引起试验动物群体100%死亡率的最低剂量.
(一)表面消毒剂（surface disinfactant）
定义：指对一切活细胞都有毒性，不能用作活细胞或机体内治疗用的化学药剂，常以石炭酸系数为指标
石炭酸系数(phenol coefficient,P.C.) ：指一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度与达到同效的石炭酸的最高稀释度之比。一般规定处理时间为10min。石炭酸系数越高，消毒能力越强
一些表面消毒剂及其应用见表6-10
（二）抗代谢药物的代表——磺胺类药物
抗代谢药物（antimetabolite）：又称代谢拮抗物或代谢类似物，指一类在化学结构上与细胞内必要代谢物的结构相似，并可干扰正常代谢活动的化学物质。
抗代谢药物具有良好选择毒性，是重要化学治疗剂
作用：①与正常代谢物一起共同竞争酶的活性中心，从而使微生物正常代谢所需的重要物质无法正常合成；②“假冒”正常代谢物，使微生物合成出无正常生理活性的假产物；③某些抗代谢药物与某一生化合成途径的终产物的结构类似，可通过反馈调节破坏正常的代谢调节机制
磺胺的作用机制：反应见图6-17，磺胺会抑制２－氨－４－羟－７，８－二氢喋啶酰焦磷酸与PABA（对氨基苯甲酸）的缩合反应，因磺胺与PABA结构类似，二者发生竞争性拮抗作用，故凡能利用二氢喋啶和PABA合成叶酸的细菌就无法合成叶酸（四氢叶酸），生长受到抑制。
TMP（三甲基苄二氨嘧啶）能抑制二氢叶酸还原酶，故使二氢叶酸无法还原成四氢叶酸，就增强了磺胺的抑制作用，称为磺胺增效剂。
磺胺药的种类：磺胺、磺胺胍、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶
（三）抗生素（antibiotics）
1、定义：由微生物/其他生物生命活动过程中合成的次生代谢产物或其人工衍生物，在很低浓度时就能抑制或干扰它种生物的生命活动。
2、种类、活力单位和制菌谱
按作用机制分为八类，见表6-11
效价：抗生素的活力称效价。规定各种抗生素的1mg游离碱为1000单位。测定效价的方法有物理学方法、化学方法和生物学方法。
抗菌谱：各种抗生素的制菌范围。如青霉素和红霉素主要抗G+细菌；链霉素和新霉素以抗G-细菌为主，也抗结核分枝杆菌，庆大霉素、万古霉素和头孢酶素兼抗G+细菌和G-细菌；而氯霉素、四环素、金霉素和土霉素能同时抗G+ 、 G-菌以及立克次氏体和衣原体，称为广谱抗生素；防线菌酮、两性霉素B、灰黄霉素和制霉菌素对真菌有抑制作用。
3、半合成抗生素和生物药物素
（1）天然抗生素的结构改造
对天然抗生素的结构改造后的抗生素称为半合成抗生素
如改造青霉素，须保留其母核6-氨基青霉烷酸（6-aminopenicillanic acid, 6-APA），氨苄、羧苄、羟苄、氧哌嗪。
（2）从抗生素到生物药物素
生物药物素：酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等微生物的其他次生代谢物，后抗生素时代
4、微生物的抗药性(antibiotic resistance)
产生抗药性的的途径：基因突变、遗传重组、质粒转移
产生抗药性的原因有：
①产生一种能使药物失去活性的酶；
②把药物作用的靶位加以修饰和改变；
③形成“救护途径”：即通过被药物阻断的代谢途径发生变异，而边为仍能合成原来产物的新途径；
④使药物不能透过细胞膜；
⑤通过主动外排系统把进入细胞内的药物泵出细胞外。