抗生素对微生物作用的研究_孙延忠
·综 述·
抗生素对微生物作用的研究＊
孙延忠1,2,曾洪梅1＊＊,李国庆2
(1.中国农业科学院植物保护研究所,北京 100094;2.华中农业大学植物保护系,湖北武汉 430070)
摘 要 抗生素能干扰微生物细胞新陈代谢的某个或几个环节(包括代谢物或酶系统),使它不能以正常的代谢途径维持和延续生命活动。分别从抗生素抑制细胞壁合成、影响细胞膜功能、抑制蛋白质合成、影响能量代谢、干扰核酸合成5方面综述了抗生素对微生物的作用。
关键词 抗生素;微生物
中图分类号 Q939.92 文献标识码 A 文章编号 1005-7021(2003)03-0044-04
抗生素(antibiotics)是生物,包括微生物、植物和动物在内,在其生命活动过程中所产生的(或由其它方法获得的),能在低微浓度下有选择地抑制或影响它种生物功能的有机物质[1]。自从青霉素被发现并应用于临床,人们就开始探索抗生素是怎样作用于微生物的。研究表明,有的抗生素能阻断能量供应系统;有的能干扰微生物代谢中间物的合成或聚合过程,引起微生物形态结构的变化,改变遗传信息,从而产生抑制作用。根据抗生素干扰代谢过程的不同,可将抗生素对微生物的作用分为5大类型[1,2]:①抑制细胞壁合成;②影响细胞膜功能;③抑制细胞蛋白质合成;④作用于能量代谢系统;⑤干扰核酸合成。本文主要从以下几方面综述抗生素对微生物的作用。
1 干扰细胞壁的合成
细胞壁的主要作用是保护微生物免受周围环境的机械损伤和渗透压改变的影响。抗生素能抑制微生物细胞壁的合成,使细胞壁变薄或失去完整性,造成细胞膜暴露,最后由于渗透压差导致原生质渗漏[1]。这类抗生素主要引起细菌溶菌及真菌菌丝芽管和菌丝尖端出现膨大。青霉素(Peni-cillin)、多氧霉素(Polyo xin)和尼可霉素(Nikkomycin)等是作用于细胞壁的抗生素,它们都能抑制细胞壁的合成。
青霉素对细胞壁的抑制作用是发生在细胞壁合成后期的转肽过程,主要是抑制肽聚糖复合物的交叉连接,使坚韧的细胞壁无法合成[3](图1)。Park观察到被青霉素抑制的葡萄球菌累积了尿核苷,并能引起细菌形态结构的变化,提出青霉素是细菌细胞壁合成的特异抑制剂的观点[3]。细菌细胞膜上存在青霉素结合蛋白(penicillin binding protein,PBP),该蛋白具有转肽酶和羧肽酶活性,能与青霉素特异性结合而使酶失活,使转肽酶不能催化肽聚糖链间的交联,从而抑制细胞壁的合成[4],结果无壁的细胞在膨压作用下破裂死亡,即出现溶菌现象。青霉素的作用并不限于转肽酶,它对某些细菌的D-丙氨酸羧肽酶以及其它酶也有抑制作用[5]。与青霉素作用类似的还有头孢菌素C类[4](Cephalosporin C),万古霉素(Van-comycin)[6]等
。
图1 青霉素抑制细菌细胞壁的合成
多氧霉素D(Poly oxin D)是作用于真菌细胞壁合成的抗生素(图2)。多氧霉素是由可可链霉菌(Streptomyces cacaoi)产生的一组嘧啶核苷类抗生素,对病原真菌有很强的抑制作用。高浓度的多氧霉素D能抑制敏感真菌分生孢子的萌发,低浓度的多氧霉素D虽不能抑制分生孢子萌发,但能引起分生孢子的芽管或菌丝顶端出现膨大,从而抑制菌丝的进一步生长。实验结果表明,多氧霉素D抑制14C-葡萄糖胺掺入粗糙脉孢菌的几
收稿日期:2002-07-18
作者简介:孙延忠 男,硕士研究生。现从事农用抗生素作用机制的研究。
＊国家“九五”科技攻关项目(96-C01-02-02);北京市科技合同项目(H0120100010119)资助 ＊＊通讯作者44微生物学杂志2003年5月第23卷第3期 J O URNAL OF M IC R OBIOLOGY M ay2003Vol.23No.3
丁质从而抑制细胞壁的合成[7]。Hori 报道多氧霉素D 与几丁质合成酶的底物UDP -N -乙酰葡萄糖胺的分子结构相似,是几丁质合成酶的竞争性抑制剂,能竞争性地和几丁质合成酶结合,抑制该酶的活性,从而抑制真菌细胞壁的合成,造成菌丝顶端膨大,不能生长而死亡[7,8]
。
图2 多氧霉素D 和尼可霉素
抑制几丁质的合成2 干扰细胞膜功能
微生物细胞膜是一种半透性膜,是细胞的选择性屏障,主要生理功能是控制细胞内与外界环境中各种物质的交换;此外,有些酶和酶系统及核糖体也都定位在细胞膜上。细胞膜受某些抗生素
的影响而遭到破坏时,就会丧失半透性的作用,从而使细胞内的重要代谢物质外渗。
作用于细胞膜的抗生素主要有2种[2]
:①破坏细胞膜超微结构,造成细胞内成分流失;②作为特异离子运载体(离子通道)。细胞膜的主要成分是脂类和蛋白质;同时,丝状真菌的细胞膜中还含有麦角甾醇。多粘菌素B (Polymy xin B )、粘杆菌素(Colistin )等多肽类抗生素分子中的氨基能与细菌细胞膜中脂蛋白的磷酸基相结合,导致细胞膜的脂蛋白结构发生改变而引起细胞内成分外渗[1]。多烯类抗生素的结构中有许多共轭双键,如匹马霉素(Pimaricin )、制霉菌素(Nystatin )、两性霉素B (Am photericin B )等,它们能选择性地和真菌细胞膜中的麦角甾醇结合,导致细胞膜渗透性的改变,造成细胞内物质的渗漏,从而起到杀菌作用[9]。缬安霉素(Valinomycin )、短杆菌肽A (Gramicidin A )等能结合并运载特定的阳离子通过双脂膜,充当膜上的离子载体,影响细胞内外离子的正常交换,导致细胞调节渗透能力的丧失,最
终引起细胞死亡。
3 抑制蛋白质合成
蛋白质的合成是细胞生长最基本的活动,它的合成受到抑制,势必抑制微生物的生长。蛋白质的合成分为2个过程:氨基酸结合在tRNA 上;核糖体上的氨基酸聚合反应。链霉素(Strepto -my cin )、春日霉素(Kasugamy cin )、杀稻瘟菌素S (Blasticidin S )、嘌呤霉素(Puromycin )等都能抑制细胞蛋白质的合成,但它们的作用点和作用阶段各不相同。
链霉素能不可逆地与细菌核糖体30S 亚基上的一个位点结合,导致A 位点的破坏,抑制氨酰-tRNA 正确定位,尤其是抑制甲硫氨酰-tRNA 结合到A 位点,从而抑制了翻译的起始[10];链霉素
也能抑制70S 起始复合体的形成和使甲硫氨酰-tRNA 从70S 起始复合体上脱离[2];链霉素还可以作用于蛋白质合成的终止阶段,抑制已合成蛋白质的释放。因此,链霉素的作用贯穿于蛋白质合成的整个过程。过去认为链霉素的活性与它和细菌核糖体30S 亚基上的S12蛋白形成复合物有关,但已经证实链霉素是直接结合在16S rRNA 上的特异碱基上,而S12蛋白只是增加链霉素和16S rRNA 碱基间的亲和力[1]。春日霉素与链霉素不同,它阻碍30S 起始复合物的合成;而杀稻瘟
菌素S 作用于蛋白质合成的最后阶段。
嘌呤霉素是由白黑链霉菌(Streptomyces al -boniger )产生的3′-脱氧嘌呤核苷抗生素,在结构上与氨酰-tRNA 末端氨酰-腺苷酸结构相似(图3)。嘌呤霉素是革兰氏阳性细菌的强抑制剂,它通过与细菌核糖体A 位点结合,特异性抑制氨酰-tRNA 进入,在肽酰转移酶的作用下,嘌呤霉素的氨基与延伸肽链的末端羧基形成肽键,然后从核糖体上脱落,终止蛋白质的合成[11,12]。
杀稻瘟菌素S 抑制稻瘟病菌(Piricularia oryzae )的孢子萌发、菌丝生长及孢子形成。Huang 等以稻瘟病菌对数生长中期的无细胞提取液进行研究,结果表明杀稻瘟菌素S 显著抑制14C -氨基酸混合液掺入蛋白质,但不影响氨基酸的活化或氨酰-tRNA 的形成过程,杀稻瘟菌素S 以2个氢键与50S 核糖体亚基以1∶1的分子结合。Tanaka 后来证明了杀稻瘟菌素S 主要抑制肽基
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3期 孙延忠等:抗生素对微生物作用的研究
转移酶,从而抑制菌体蛋白质的合成[13](图4)
。图3 嘌呤霉素与氨酰-tRNA3′
末端结构
图4 杀稻瘟菌素S 抑制蛋白质的合成
4
作用能量代谢系统
图5 抗霉素A 抑制呼吸链的电子传递 作用于能量代谢系统的抗生素有抗霉素A (Antimycin A )、寡霉素(Oligomycin )、有效霉素(Validamycin )等。抗霉素A 是呼吸链电子传递系统的抑制剂,抑制细胞色素b 与细胞色素c 1之间的电子传递(图5)。同时,抗霉素A 也能抑制电子传递体系放出的自由能形成的高能中间体向ATP 生成过程[13]。有效霉素对纹枯菌的主要储存糖—海藻糖的酶活性有强烈的抑制作用(海藻糖酶能分解海藻糖为葡萄糖,使其能在菌丝体内运输),从而阻止纹枯菌从菌丝基部向顶端输送养分(葡萄糖),从而抑制菌丝体的生长和发育[14]。
5 作用于核酸合成
灰黄霉素(Griseofulvin )能够抑制表皮癣菌等
真菌,在低浓度下能引起菌丝螺旋生长。灰黄霉素能抑制14
C -尿嘧啶和胸腺嘧啶掺入核酸,但不影响14
C -氨基酸掺入蛋白质,最后证明灰黄霉素干扰真菌细胞DNA 合成,从而抑制真菌生长[15]。博莱霉素(Bleomycin )能引起肿瘤细胞和细菌
DNA 的断裂,选择性地抑制DNA 的合成[16]。
6 结 语
抗生素除了对病原微生物有抑制作用外,还可以作用于杂草的光合系统和提高植物的抗病性,例如,双丙氨磷(Bialaphos )与谷氨酰氨合成酶
结合,干扰氮的代谢,从而抑制叶绿素的光合作用[17];井冈霉素A (Validamycin A )能诱导水稻体内过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶的活性,提高水
稻的抗病性[18]
。抗生素对微生物作用的研究,在离体条件下,过去往往以传统的生化、生理学及形态学方法为基础,选取合适的生物体系,并注意有机体的敏感性、培养的难易性和分子遗传学的适用性等。随着技术发展,分子生物学技术也逐渐应用到这一领域,结合抗生素引起微生物形态及
超微结构变化的分析,有利于更准确详尽地描述抗生素对微生物的作用,同时也可能发现新的作
用靶点。不同种类的抗生素,作用于不同的靶点,以不同方式抑制或杀灭真菌细菌等病原微生物。研究抗生素对病原微生物的作用,有助于搞清抗生素的生化本质及作用机制,为临床用药或其它用药提供科学依据,提高抗生素的使用效果。
参 考 文 献
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Effects of Antibiotics on Pathogenic Microbes
SUN Yanzhong 1,2,ZENG Hongmei 1,LI Guoqing 2
(1.Inst .of Plant Protection ,Chin .Acad .Ag ric .Sci .,Beijing ,100094;2.Dep .of Plan t Protection ,Huazhong Agric .Univ .,Hubei ,W uhan ,430070)
A bstract A ntibiotics disturb one or more key points of the metabo lism of pa thogenic microbes ,including their metabolites
o r enzy mes .The actions of antibiotics to pathog enic microbes ,including chitin sy nthesis ,cell membr ane ,protein sy nthesis ,nu -cleic acid synthesis ,energy me tabolism ,w ere summarized in this paper .
Keywords Antibio tics ,M icrobes .
(上接43页)
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Enzyme and Molecular Biology Characteristics of Gluconobacter oxydans
LIU Yaoping ,XU Mingkai ,JIN Yulan ,ZHANG Chenggang
(Institute of Appl ied Ecology ,Academia ,Sinica ,Shenyang ,110016)
A bstract T he newest study on key enzymes and mo lecular biology characteristics of Gluconobacter oxydans are introduced
in this paper .T he reconstruction of this strain and the optimization of metabolic pathw ay of 2-KG A by mo lecular technology are also prospected .
Keywords Glucono bacter oxydans ,2-K GA .
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3期 孙延忠等:抗生素对微生物作用的研究
微生物抗菌素敏感试验
抗菌素敏感试验 一、实验目的 1、掌握药敏试验（K-B纸片琼脂扩散法）方法、原理及结果判读 2、掌握抗酸染色方法及结果判定 二、实验原理 1、抗菌药物分类： （1）β-内酰胺类：青霉素类和头孢菌素类（硫酶素类、单内酰环类、β-内酰酶抑制剂、甲氧青霉素类) （2）氨基糖甙类：链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿奇霉素 （3）大环内脂类：红霉素、白霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素 （4）四环素类：四环素、土霉素、金霉素、强力霉素 （5）氯霉素类：氯霉素、甲砜霉素 （6）作用于G+细菌的其它抗生素：林可霉素、氯林可霉素、万古霉素、杆菌肽 （7）作用于G-菌的其它抗生素：多粘菌素、磷霉素、、环丝氨酸、利福平、抗真菌抗生素、灰黄霉素 （8）抗肿瘤抗生素：丝裂霉素、放线菌素D、博莱霉素、阿霉素 （9）具有免疫抑制作用的抗生素：环孢霉素 2、抗菌药物敏感试验(antimicrobial susceptibility testing in vitro ) 1）抑菌试验：体外测定抗菌药物抑制细菌生长能力的试验 （1）纸片扩散法（disc diffusion test） K-B纸片琼脂扩散法原理:将含有定量抗菌药物的纸片贴在已接种测试菌的琼脂平板上。纸片中所含的药物吸取琼脂中的水分溶解后不断地向纸片周围区域扩散形成递减的梯度浓度。在纸片周围抑菌浓度范围内测试菌的生长被抑制,从而形成透明的抑菌圈。抑菌圈的大小反映测试菌对测定药物的敏感程度,并与该药对测试菌的最低抑菌浓度(MIC)呈负相关。（2）稀释法（dilusion test） a.将被检菌株接种于一组含有不同稀释度抗菌药物的培养基内 b.37℃18-24小时后，抗菌药物能抑制被检菌肉眼可见生长的最低浓度（MIC）即该菌 对该抗菌药物的敏感度 c.MIC50 MIC90 d.根据MIC和常用剂量时该药所能达到的血药浓度来划定细菌对各种药物的敏感度或 耐药的界限（break point,折点) （3）E试验法（E test） 2）杀菌实验 3）联合药敏试验 4）检测细菌所产生的抗生素灭活酶试验 3、药物敏感性分级 1）敏感（S）
抗生素生物毒性及对环境的影响的调研报告
抗生素生物毒性及对环境的影响 毛瑞祥，张贝贝，武文权，乔鑫 指导老师：张纪亮 概要：在过去三年来，受关注的化学污染物已几乎完全侧重于传统的“优先”的污染物，特别是急性毒性/致癌性农药和能在环境中持续留存的工业中间体。然而，这个范围的化学物质只是较大的“整体”的风险评估中的一部分。另一类不同的生物活性化学物质抗生素被收到相对较少的关注，不过他们确实潜在的环境污染物，这类化学物质包括抗生素和个人护理产品中的活性成分，人类和兽医用药，不仅包括处方药和生物制品，也包括诊断剂，食品，香料，防晒剂，及许多其他类似物。这些化合物及其活性代谢产物可以不断地被运送到水生环境。本次调查研究试图综合抗生素环境起源，分布和发生方面的文献，以影响和促进其在环境科学界的更集中讨论。关键词：毒性残留环境处理抗生素促进更集中讨论 The biological toxicity of antibiotics and its effect on Environment Mao Rui-xiang , Zhang Bei-bei , Wu Wen-quan , Qiao xin Supervisor:Zhang Ji-liang Abstract：During the last three decades, the impact of chemical pollution has focused almost exclusively on the conventional "priority" pollutants, especially those acutely toxic/carcinogenic pesticides and industrial intermediates displaying persistence in the environment. This spectrum of chemicals, however, is only one piece of the larger puzzle in "holistic" risk assessment. Another diverse group of bioactive chemicals receiving comparatively little attention as potential environmental pollutants includes the pharmaceuticals and active ingredients in personal care products (in this review collectively termed PPCPs), both human and veterinary, including not just prescription drugs and biologics, but also diagnostic agents, "nutraceuticals," fragrances, sun-screen agents, and numerous others. These compounds and their bioactive metabolites can be continually introduced to the aquatic environment as complex mixtures via a number of routes but primarily by both untreated and treated sewage.This review attempts to synthesize the literature on environmental origin, distribution/occurrence, and effects and to catalyze a more focused discussion in the environmental science community. Keywords：Toxic residues Environment treatment antibiotic more focused discussion 内容 抗生素是一类广泛应用于防治人类、禽畜及水产养殖中各种细菌感染疾病的化合物。近年来，抗生素的种类、产量与用量不断增加，加上药品管理的混乱和药物的滥用问题非常严重，从而导致了人体以及环境中细菌耐药性的不断增强。国际环境科学界乃至公众已开始广泛关注河流、湖泊等水环境中药物污染及其潜在的危害性。 抗生素是指由细菌、霉菌或其它微生物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类物质，广泛用于人体医药卫生和畜禽养殖疾病的预防和控制. 据统计，我国兽用抗生素平均年使用量约为6 000 t［1］，按
抗生素的分类和使用
抗生素的分类 由细菌、霉菌或其它微生物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类物质。自1943 年以来，青霉素应用于临床，现抗生素的种类已达几千种。在临床上常用的亦有几百种。其主要是从微生物的培养液中提取的或者用合成、半合成方法制造。其分类有以下几种：（一）（3 -内酰胺类：青霉素类和头抱菌素类的分子结构 中含有3 -内酰胺环。近年来又有较大发展，如硫酶素类（th ienamycins ）、单内酰环类（monobactams）， 3 - 内酰酶抑制 剂（3 -lactamadeinhibitors）、甲氧青霉素类（methoxypenic iuins）等。 （二）氨基糖甙类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素等。 （三）四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等。 （四）氯霉素类：包括氯霉素、甲砜霉素等。 （五）大环内脂类：临床常用的有红霉素、白霉素、无 味红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素等、阿奇霉 素。 （六）作用于G+细菌的其它抗生素，如林可霉素、氯林可霉素、万古霉素、杆菌肽等。 （七）作用于G菌的其它抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、环丝氨酸、利福平等。
（八）抗真菌抗生素：如灰黄霉素。 （九）抗肿瘤抗生 素：如丝裂霉素、放线菌素D、博莱霉素、阿霉素等。 （十）具有免疫抑制作用的抗生素如环孢霉素。 链霉素 是从链霉菌（灰色链丝菌）培养液中提取出来的一种抗生素。链霉素的硫酸盐是白色或微黄色的粉末或结晶，易溶于水，比较稳定，对某些杆菌，特别是结核杆菌，具有显著的抑菌乃至杀菌作用。链霉素主要用于治疗结核病、鼠疫、百日咳、细菌性痢疾和泌尿道感染等。 金霉素 也叫做“氯四环素”，是从金霉菌（金色链丝菌）培养液中提取出的一种抗生素。金霉素的盐酸盐是金黄色的结晶，味苦，能溶于水中。金霉素主要用于治疗对青霉素产生了抗药性的细菌性感染，以及斑疹伤寒、异型肺炎、沙眼、阿米巴痢疾等疾病。 灭瘟素 又叫“稻瘟散”、“布拉叶斯”，是一种从放线菌培养液中提取出来的抗生素，用于防治稻瘟病、稻胡麻斑病、水稻菌核病等。但是，番茄、烟草、茄、桑、豆类等植物对灭瘟素较敏感，不能使用。
抗生素作用机理0001
抗生素作用机理与分类 1.抗生素作用机理抗生素等抗菌剂的抑菌或杀菌作用，主要是针对“细菌有 而人（或其它高等动植物）没有”的机制进行杀伤，有 5 大类作用机理：阻碍细菌细胞壁的合成，导致细菌在低渗透压环境下膨胀破裂死亡，以这种方式作用的抗生素主要是B -内酰胺类抗生素。哺 乳动物的细胞没有细胞壁，不受这类药物的影响。与细菌细胞膜相互作用，增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道，让细菌内部的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。以这种方式作用的抗生素有多粘菌素和短杆菌肽等。与细菌核糖体或其反应底物（如tRNA、mRNA相互所用， 抑制蛋白质的合成——这意味着细胞存活所必需的结构蛋白和酶不能被合成。以这种方式作用的抗生素包括四环素类抗生素、大环内酯类抗生素、氨基糖苷类抗生素、氯霉素等。阻碍细菌DNA的复制和转录，阻碍DNA复制将导致细菌细胞分裂繁殖受阻，阻碍DNA转录成mRNA则导致后续的mRNA 翻译合成蛋白的过程受阻。以这种方式作用的主要是人工合成的抗菌剂喹诺酮类（如氧氟沙星）。影响叶酸代谢抑制细菌叶酸代谢过程中的二氢叶酸合成酶和二氢叶酸还原酶，妨碍叶酸代谢。因为叶酸是合成核酸的前体物质，叶酸缺乏导致核酸合成受阻，从而抑制细菌生长繁殖，主要是磺胺类和甲氧苄啶。2?抗生素分类一、按化学结构分：（一）主要作用于革兰氏阳性菌（1）青霉素类青霉素G（卞青霉素）PenicillinG（Benzylpenicillin氨卞青霉素（安卞西林.安比西林）Ampicillin（Ampicine）羟氨卞青霉素（阿莫西林）Amoxicillin羧卞青霉素（卡比西林）Amoxicillin（2）头抱菌素（先锋霉素）类头抱氨卞（先锋霉素IV）Cefalexin（Cephalexin头抱羟氨卞Cefadroxil（3）大环内酯类红霉素Erythromycin罗红霉素泰乐菌素替米考星阿奇霉素北里霉素螺旋霉素（4）林可胺（洁霉素）类林可霉素（洁霉 素）Lincomycin 氯林可霉素 （克林霉素.氯洁霉素.克林达霉素）Clindamycin（Clinimycin）（5）其它杆菌Bacitracin新生霉素Novobiocin 那西肽恩拉霉素匚）主要作用于革兰氏阴性⑴氨基糖甘类链霉素Streptomycin庆大霉素（艮 他霉 素）Gentamicin（Gentamycin新霉素Neomycin卡那霉素Kanamycin丁胺卡那霉素（阿米卡星）Amikacin 壮观霉素（大观霉素.奇霉素.奇放线菌素）Spectinomycin（Actinospectacin妥布霉素Tobramycin核糖霉素（维他霉素.维生霉素）Ribostamycin（Vistamycin安普霉素（2）多粘菌素类多粘菌素BPolymyxcinB多粘菌素E粘菌素.抗敌素）PolymyxcinE（Colistin）三）广谱抗生素（1）四环素类土霉素（氧四环素）Oxytetramycin（Oxytetracycline）四环素Tetracline 金霉素（氯四环素）Aureomycin（Chlortetrcycline）强力霉素（多西还素.脱氧土霉素）Doxycycline（Deoxyoxytetracycline 米诺环素（2）氯霉素类氯霉素（左霉素）Chloramphenicol（Chloromycetin）甲枫霉素（硫霉素）Thiamphenicol氟甲枫霉素（氟苯尼考）（Florfenicol）（四）主要作用于霉形体泰牧霉素（泰妙灵.支原
环境因素对微生物生长的影响.doc
环境因素对微生物生长的影响 ?一、温度的影响 ?1.高温的影响一般来说无芽孢的细菌在水中加热到100℃迅速死亡。?（一）高温杀菌的机理 ?提问：？ 1）蛋白质、核酸变性2）细胞膜溶解细胞膜中的脂类在高温作用下溶解，“失血过多”（二）影响高温杀菌的因素 ?细菌的种类、含水量、芽孢有无、以及湿热或干热 1）细菌种类 2）含水量 ?细菌细胞含水量高的更容易被杀死。 分子层次现象——蛋白质的凝固温度与含水量有关，含水量越高，蛋白质凝固温度越低，反之亦然。3）芽孢 4）湿热与干热 湿热—水蒸汽（121℃ 20～30min） 干热—热空气（160～170℃ 2h灭菌） ?提问：？湿热灭菌温度低时间短?保水（热空气蒸发蛋白质水分）； ?蒸汽冷凝放热； ?凝水热传导能力强于空气；2.适宜温度 ?提问：为什么会存在适宜温度？ ?酶的活性 ?根据细菌适宜温度的不同，可将细菌分为四大类，
?嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌、嗜超热菌。 ?废水中的细菌一般都是嗜中温菌，最适温度多在30℃左右，嗜冷菌和嗜热菌占少数。 3．低温 ?低温——细胞结冻～最适温度下限 ?进入休眠状态 ?提问：？ 酶活性降低，导致代谢、遗传普遍停滞；?膜细胞流动性变差。?一旦获得适宜温度，即可恢复活性 ?提问：细胞内外冻结易导致死亡，原因何在？ ?冰渣导致细胞膜破裂，失“血”过多 ?嗜中温菌（耐冷喜温）一般在5℃以下处于休眠状态，因此通常实验室用冰箱的4℃冷藏温度保藏细菌，或甘油、石蜡冷冻保存菌种 ？低温下冷藏的食物变质 ———嗜冷细菌（或霉菌）的最适宜温度在5～15℃之间。 提问：嗜冷细菌的秘密武器是什么？?—具备低温活性酶 —细胞质膜含有大量的不饱和脂肪酸，在低温下能保持半流动性，使之能有效地集中必需的营养物质。二、p H的影响 ?大多数细菌最适环境p H为6～8，可生存的p H范围在4～10之间。 ?研究表明细胞内部由于细胞膜的屏蔽作用、磷酸盐缓冲及细菌能动的调节，p H一般都保持中性，环境的p H难以影响细胞内的p H变化。 ?提问：外界的pH变化如何对细菌产生影响？ 1.影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性 ?从而影响营养物的正常吸收与转运 2.影响营养物的解离与吸收 ?主要影响一些极性营养物如脂肪酸、氨基酸
兽药抗生素对植物及土壤微生物影响的研究进展
兽药抗生素对植物及土壤微生物影响的研究进展 兽药抗生素对植物及土壤微生物影响的研究进展 摘要：基于国内外相关研究，本文概述了兽药抗生素对植物毒理效应和对土壤微生物的干扰作用等相关研究成果，有助于了解抗生素污染对生物安全和粮食生产带来的潜在威胁。 关键词：兽药抗生素；植物；土壤微生物；效应 中图分类号：S859.79 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2013）-01-0173-1 1 兽药市场抗生素销售情况 21世纪以来，随着科技和医疗水平的提高，大量抗生素被广泛投入于人和动物疾病的治疗及预防，这在保障人类健康和促进畜牧业发展方面起了重要作用。据调查，欧盟国家使用的兽药主要是抗生素和杀寄生虫类药物，兽药类抗生素约占所有兽药用量的70%以上。我国是抗生素的生产大国，2003年仅青霉素的产量就达28000t，占世界总产量的60%；土霉素产量为10000t，占世界总产量的65%；多西环素的产量也为世界第一。 2 禽畜抗生素在土壤中的残留状况 兽药抗生素来源畜牧养殖、水产养殖、宠物的排泄物及使用中的损失。研究表明，兽类抗生素药物只有15%可被吸收利用，大约85%未被代谢而以排泄物的形式直接排放至环境中。土壤中抗生素残留水平差异较大，一般在ug/kg和mg/kg等级。Hamscher等研究发现四环素和氯四环素浓度随着土层深度的增加有增加趋势； Martínez-Carballo等研究表明氯四环素在土壤中有较长持久性，在土壤中残留的水平大约为44.1ug/kg～32.3mg/kg。 3 抗生素对作物毒理研究现状 3.1 形态方面 抗生素对于植物的影响，一定程度上取决于植物对于抗生素的吸收，但是不同种类的抗生素在吸收量上有很大的区别。低浓度的土霉素胁迫对拟南芥幼苗的根长和株高显著抑制，但对其幼苗的侧根数量
抗生素分类及特点
抗生素应用原则与方法经验性选药应先作痰涂片检查，可大致确定感染的病原体是使抗生素的选择相对具有针对性。 G+ 球菌或G -杆菌，这样可以 在社会获得性感染中，病原体以肺炎球菌、溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌、军团菌、厌氧 菌和病毒、支原体、衣原体为主，常选用红霉素类、四环素类、青霉素G、氨苄青霉素、复 方新诺明、林可霉素类及第一代头孢菌素类。 医院内感染、老年人、有慢性阻塞性肺疾患、免疫抑制患者感染中，以G一杆菌为主（如肠 杆菌科细菌、绿脓杆菌、不动杆菌）和G+球菌中的金黄色葡萄球菌及厌氧菌为主，尚有真 菌、结核和非结核类分支杆菌及少见的巨细胞病毒、卡氏肺孢子虫等。 常用耐酸青霉素类、广谱青霉素类、第一至三代头孢菌素类、亚胺培南、氨曲南、氨基糖苷类、喹诺酮类、万古霉素及抗厌氧菌药和抗真菌药。在经验性治疗的同时，应积极开展病原 学检查。 抗菌治疗三天后，若肺炎的临床表现好转，提示选择方案正确，继续按原方案用药。如若临床表现无改善或病情恶化，应调换抗感染药物。 根据药敏试验结果选用敏感度高，抗菌谱窄、价廉、低毒副反应的药物。如果无药敏结果作指导，应选用能控制常见G-杆菌、绿脓杆菌和G+球菌的药物。 对有误吸病史或腹腔、盆腔感染者，还应加用抗厌氧菌药物。尽量选用毒副作用少的B -内 酰胺类，剂量要足，给药方法要正确。 联合用药与合理配伍 一般细菌感染用一种抗生素能够控制，无需联合用药，但对病原菌不明的严重感染或患者有基础疾病并发心肺功能不全，免疫功能低下，或混合感染，应采取联合用药，可起到协同作用，增强疗效，减少细菌耐药性的产生。 联合用药的合理配伍应是繁殖期杀菌剂加静止期杀菌剂，如B -内酰胺类加氨基糖苷类，可 起协同作用；静止期杀菌剂加速效抑菌剂，如氨基糖甙类加大环内酯类，有累加协同作用；青霉素类加头孢菌素类，可连续抑制细菌细胞壁的合成，产生协同作用。 速效抑菌剂与繁殖期杀菌剂不宜联合应用，如大环内酯类与B -内酰胺类，因为速效抑菌剂 可迅速抑制细菌蛋白质合成而使其不能进入繁殖期，从而导致繁殖期杀菌剂活性减弱，产生拮抗作用。 泰能与哌拉西林合用治疗绿脓杆菌感染可出现拮抗作用，因泰能诱导细菌产生B -内酰胺酶， 使耐酶力低的青霉素灭活。 抗生素的后效应与给药间隔时间 抗生素的后效应（PAE）指高浓度药物与细菌接触后，随着体内代谢，药物浓度逐渐降低，当浓度低于MIC 时抗菌药物仍可持续抑制细菌生长，这种现象称为PAE。 各种抗菌药物对G+球菌都有不同程度的PAE。但对G-杆菌，只有氨基糖苷类与喹诺酮类药物有满意的
抗微生物药物概述
抗微生物药物概论 [基本内容] 化疗、抗菌药物、抗菌谱、抗菌活性、抑菌药、杀菌药、化疗指数和抗菌后效应等概念。抗菌药物的作用机制。细菌耐药性及其产生机制。抗微生物药物的合理应用。 [基本要求] 掌握：抗菌谱、抗菌活性、抑菌药、杀菌药、化疗指数及抗菌后效应的概念；抗菌药物的作用机制。 了解：细菌的耐药性和抗微生物药物的合理应用。 一、基本概念 化学治疗（简称化疗）： 是指用化学药物抑制或杀灭机体内的病原微生物（包括病毒、支原体、衣原体、立克次体、细菌、螺旋体、真菌）、寄生虫及恶性肿瘤细胞，消除或缓解由它们所引起的疾病。所用的药物简称化疗药物。 抗菌药物： 由生物包括微生物（如细菌、真菌、放线菌）、植物和动物在内，在其生命活动过程中所产生的，能在低微浓度下有选择地抑制或影响其他生物功能的有机物质---抗生素及由人工半合成、全合成的一类化学药物的总称。 抗菌谱：每种药物抑制或杀灭病原菌的范围，分为广谱抗菌药和窄谱抗菌药。 抗菌活性：抗菌药物抑制或杀灭病原菌的能力。 抑菌药：仅有抑制病原菌生长、繁殖而无杀灭作用的药物。 最低抑菌浓度（MIC）：抑制培养基内细菌生长的最低浓度。 杀菌药：不仅能抑制而且能杀灭病原菌的药物。 最低杀菌浓度（MBC）：杀灭培养基内细菌（即杀死99.9%供试微生物）的最低浓度。化疗指数： 评价药物的安全性，通常用某药的动物半数致死量（LD50）与该药对动物的半数有效量（ED50）的比值来表示。 抗菌后效应（PAE）： 当抗菌药物和细菌接触一定时间后，药物浓度逐渐下降，低于最小抑菌浓度或药物全部排出以后，仍然对细菌的生长繁殖继续有抑制作用，此种现象称为抗菌后效应。
抗生素种类及作用和机制
抗生素种类: 一）β-内酰胺类：青霉素类和头孢菌素类的分子结构中含有β-内酰胺环。近年来又有较大发展，如硫酶素类（thienamycins）、单内酰环类(monobactams)，β-内酰酶抑制剂(β-lactamadeinhibitors)、甲氧青霉素类(methoxypeniciuins)等。（二）氨基糖甙类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素等。 （三）四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等。 （四）氯霉素类：包括氯霉素、甲砜霉素等。 （五）大环内脂类：临床常用的有红霉素、白霉素、无味红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素等、阿奇霉素。 （六）作用于G+细菌的其它抗生素，如林可霉素、氯林可霉素、万古霉素、杆菌肽等。 （七）作用于G菌的其它抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、环丝氨酸、利福平等。 （八）抗真菌抗生素：如灰黄霉素。 （九）抗肿瘤抗生素：如丝裂霉素、放线菌素D、博莱霉素、阿霉素等。（十）具有免疫抑制作用的抗生素如环孢霉素。 β-内酰胺类抗生素: β-内酰胺类抗生素（β-lactams）系指化学结构中具有β-内酰胺环的一大类抗生素，包括临床最常用的青霉素与头孢菌素，以及新发展的头霉素类、硫霉素类、单环β-内酰胺类等其他非典型β-内酰胺类抗生素。此类抗生素具有杀菌活性强、毒性低、适应症广及临床疗效
好的优点。本类药化学结构，特别是侧链的改变形成了许多不同抗菌谱和抗菌作用以及各种临床药理学特性的抗生素。 各种β-内酰胺类抗生素的作用机制: 各种β-内酰胺类抗生素的作用机制均相似，都能抑制胞壁粘肽合成酶，即青霉素结合蛋白（penicillin binding proteins，PBPs），从而阻碍细胞壁粘肽合成，使细菌胞壁缺损，菌体膨胀裂解。除此之外，对细菌的致死效应还应包括触发细菌的自溶酶活性，缺乏自溶酶的突变株则表现出耐药性。哺乳动物无细胞壁，不受β-内酰胺类药物的影响，因而本类药具有对细菌的选择性杀菌作用，对宿主毒性小。近十多年来已证实细菌胞浆膜上特殊蛋白PBPs是β-内酰胺类药的作用靶位，PBPs的功能及与抗生素结合情况归纳于图38-1。各种细菌细胞膜上的PBPs数目、分子量、对β-内酰胺类抗生素的敏感性不同，但分类学上相近的细菌，其PBPs类型及生理功能则相似。例如大肠杆菌有7种PBPs，PBP1A，PBP1B与细菌延长有关，青霉素、氨苄西林、头孢噻吩等与PBP1A、PBP1B 有高度亲和力，可使细菌生长繁殖和延伸受抑制，并溶解死亡，PBP2与细管形状有关，美西林、棒酸与硫霉素（亚胺培南）能选择性地与其结合，使细菌形成大圆形细胞，对渗透压稳定，可继续生几代后才溶解死亡。PBP3功能与PBP1A 相同，但量少，与中隔形成，细菌分裂有关，多数青霉素类或头孢菌素类抗生素主要与PBP1和（或）PBP3结合，形成丝状体和球形体，使细菌发生变形萎缩，逐渐溶解死亡。PBP1，2，3是细菌存活、生长繁殖所必需，PBP4，5，6；与羧肽酶活性有关，对细菌生存繁殖无重要性，抗生素与之结合后，对细菌无影响。基本结构：青霉素G是最早应用于临床的抗生素，由于它具有杀菌力强、毒性
实验9 紫外线对微生物生长的影响及抗生素对微生物生长的最低抑制浓度的测定
实验九紫外线对微生物生长的影响 抗生素对微生物生长的最低抑制浓度的测定及硫化氢产生实验 杨明轩生物111 1102040128 一、实验目的 1、了解并掌握紫外线和抗生素杀灭微生物细胞的原理。 2、学习和掌握应用紫外线杀菌的实验操作步骤。 3、学习并掌握采用液体培养技术测定药剂对微生物的最低抑制浓度的方法。 4、通过了解不同细菌对含能产硫化氢半固体培养基的分解利用情况，结合实验八的结果，认识微生物代谢类型多样性。 二、实验原理 紫外线是杀菌效率较强的物理因素。其原理是，紫外线可以直接作用于细胞内的DNA分子，使同一DNA 链上相邻的嘧啶形成胸腺嘧啶二聚体，因而导致双链DNA结构发生变化，使DNA的正常复制受到影响，最终导致细胞死亡。紫外线的杀菌效果与照射剂量呈正相关，即紫外灯的功率、照射时间和照射物品距紫外灯的距离等因素都会影响杀菌效果。虽然紫外线具有很好的杀菌效果，但其穿透能力不强，一层黑纸即可阻挡紫外线的通过，因此紫外线常用于室内空气灭菌或器皿的表面灭菌。本实验采用平板法验证紫外线的杀菌作用和不同微生物对紫外线的耐受性。 很多化学药剂都能够抑制微生物的生长。最低抑制浓度（MIC）是指药物抑制微生物生长的最低浓度，由于微生物对药物的耐受性不同，因此最低抑制浓度是有差异的。可以通过液体稀释法来测定最低抑制浓度。将一定培养液中加入不同浓度的药剂，配制成一定浓度梯度，再将制备好的菌悬液按一定体积接种，置一定温度培养后，可通过肉眼或分光光度计测定浊度，以不能生长菌株的试管内药剂的浓度为MIC。 三、实验材料 1、菌种：大肠杆菌（Escherichia coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、普通变形杆菌（Proteus vulgaris）、 2、培养基：牛肉膏蛋白胨培养基、LB培养基、产硫化氢半固体穿刺培养基； 3、试剂：无菌水、10μg/μl链霉素； 5、仪器：无菌培养皿、无菌试管、刮铲、灭菌黑纸、。 四、实验方法 （1）紫外线对微生物生长的影响 1、将供试菌株接种于LB斜面，置37℃培养过夜。 2、将5ml无菌水分别注入菌种管内，混匀制成均匀的菌悬液，37℃振荡培养过夜。 3、取事先制备的LB平板3个，分别以0.1ml菌悬液涂布一个平板，并做好标记。 4、取一灭菌的剪成五角星形状的黑纸放置在培养皿中央，将培养皿放于紫外灯箱内，打开皿盖，开紫外灯照射15min，盖好培养皿盖后将培养皿取出，注意将培养皿立即倒置于37℃温箱中培养过夜。 5、观察结果平纪录。 （2）抗生素对微生物生长的最低抑制浓度的测定 1、取活化好的菌种斜面，分别挑取一环接种于液体培养基中，在37℃下培养6~8h，作为测试液。 2、按下表配制不同链霉素浓度的培养基并按照顺序加样（每个试管3个重复），全班留一个只含培养基，不接菌也不用药的，做对照。 3、将试管置于37℃温箱培养12~24h，取出试管，充分震荡，用肉眼观察每个试管浊度，用“+”或“-”表示生长与否。也可用分光光度计检测浊度。
抗生素的种类和作用机理
抗生素的种类和作用机理 一抗生素的定义： 抗生素（英语：antibiotic）在定义上是一较广的概念，包括抗细菌药、抗真菌药（anti-fungal medication）以及对付其他微小病原之药物；但临床实务中，抗生素常常是指抗细菌药 二抗生素的种类： 由细菌、霉菌或其它微生物在生活过程中所产生的具有抗病原体不同的抗生素药物或其它活性的一类物质。自1943年以来，青霉素应用于临床，现抗生素的种类已达几千种。在临床上常用的亦有几百种。其主要是从微生物的培养液中提取的或者用合成、半合成方法制造。其分类有以下几种： (一)β-内酰胺类：青霉素类和头孢菌素类的分子结构中含有β-内酰胺环。近年来又有较大发展，如硫酶素类(thienamycins)、单内酰环类(monobactams)，β-内酰酶抑制剂 (β-lactamadeinhibitors)、甲氧青霉素类(methoxypeniciuins)等。 (二)氨基糖苷类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素等。 (三)四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等。 (四)氯霉素类：包括氯霉素、甲砜霉素等。 (五)大环内脂类：临床常用的有红霉素、白霉素、无味红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素等、阿奇霉素。 (六)糖肽类抗生素：万古霉素、去甲万古霉素、替考拉宁，后者在抗菌活性、药代特性及安全性方面均优于前两者。 (七)喹诺酮类：包括诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星、培氟沙星、加替沙星等。 (八)硝基咪唑类：包括甲硝唑、替硝唑、奥硝唑等。 (九)作用于G-菌的其它抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、环丝氨酸、利福平等。 (十)作用于G+细菌的其它抗生素，如林可霉素、氯林可霉素、杆菌肽等. (十一)抗真菌抗生素：分为棘白菌素类、多烯类、嘧啶类、作用于真菌细胞膜上麦角甾醇的抗真菌药物、烯丙胺类、氮唑类。 (十二)抗肿瘤抗生素：如丝裂霉素、放线菌素D、博莱霉素、阿霉素等。 (十三)抗结核菌类：利福平、异烟肼、吡嗪酰胺等。 (十四)具有免疫抑制作用的抗生素如环孢霉素。 三抗生素的作用机理 抗生素等抗菌剂的抑菌或杀菌作用，主要是针对“细菌有而人（或其它高等动植物）没有”的机制进行杀伤，有4大类作用机理： 1）阻碍细菌细胞壁的合成，导致细菌在低渗透压环境下溶胀破裂死亡，以这种方式作用的抗生素主要是β-内酰胺类抗生素。哺乳动物的细胞没有细胞壁，不受这类药物的影响。 2）与细菌细胞膜相互作用，增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道，让细菌内部的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。以这种方式作用的抗生素有多粘菌素和短杆菌肽等。
抗生素对微生物作用的研究_孙延忠
·综 述· 抗生素对微生物作用的研究＊ 孙延忠1,2,曾洪梅1＊＊,李国庆2 (1.中国农业科学院植物保护研究所,北京 100094;2.华中农业大学植物保护系,湖北武汉 430070) 摘 要 抗生素能干扰微生物细胞新陈代谢的某个或几个环节(包括代谢物或酶系统),使它不能以正常的代谢途径维持和延续生命活动。分别从抗生素抑制细胞壁合成、影响细胞膜功能、抑制蛋白质合成、影响能量代谢、干扰核酸合成5方面综述了抗生素对微生物的作用。 关键词 抗生素;微生物 中图分类号 Q939.92 文献标识码 A 文章编号 1005-7021(2003)03-0044-04 抗生素(antibiotics)是生物,包括微生物、植物和动物在内,在其生命活动过程中所产生的(或由其它方法获得的),能在低微浓度下有选择地抑制或影响它种生物功能的有机物质[1]。自从青霉素被发现并应用于临床,人们就开始探索抗生素是怎样作用于微生物的。研究表明,有的抗生素能阻断能量供应系统;有的能干扰微生物代谢中间物的合成或聚合过程,引起微生物形态结构的变化,改变遗传信息,从而产生抑制作用。根据抗生素干扰代谢过程的不同,可将抗生素对微生物的作用分为5大类型[1,2]:①抑制细胞壁合成;②影响细胞膜功能;③抑制细胞蛋白质合成;④作用于能量代谢系统;⑤干扰核酸合成。本文主要从以下几方面综述抗生素对微生物的作用。 1 干扰细胞壁的合成 细胞壁的主要作用是保护微生物免受周围环境的机械损伤和渗透压改变的影响。抗生素能抑制微生物细胞壁的合成,使细胞壁变薄或失去完整性,造成细胞膜暴露,最后由于渗透压差导致原生质渗漏[1]。这类抗生素主要引起细菌溶菌及真菌菌丝芽管和菌丝尖端出现膨大。青霉素(Peni-cillin)、多氧霉素(Polyo xin)和尼可霉素(Nikkomycin)等是作用于细胞壁的抗生素,它们都能抑制细胞壁的合成。 青霉素对细胞壁的抑制作用是发生在细胞壁合成后期的转肽过程,主要是抑制肽聚糖复合物的交叉连接,使坚韧的细胞壁无法合成[3](图1)。Park观察到被青霉素抑制的葡萄球菌累积了尿核苷,并能引起细菌形态结构的变化,提出青霉素是细菌细胞壁合成的特异抑制剂的观点[3]。细菌细胞膜上存在青霉素结合蛋白(penicillin binding protein,PBP),该蛋白具有转肽酶和羧肽酶活性,能与青霉素特异性结合而使酶失活,使转肽酶不能催化肽聚糖链间的交联,从而抑制细胞壁的合成[4],结果无壁的细胞在膨压作用下破裂死亡,即出现溶菌现象。青霉素的作用并不限于转肽酶,它对某些细菌的D-丙氨酸羧肽酶以及其它酶也有抑制作用[5]。与青霉素作用类似的还有头孢菌素C类[4](Cephalosporin C),万古霉素(Van-comycin)[6]等 。 图1 青霉素抑制细菌细胞壁的合成 多氧霉素D(Poly oxin D)是作用于真菌细胞壁合成的抗生素(图2)。多氧霉素是由可可链霉菌(Streptomyces cacaoi)产生的一组嘧啶核苷类抗生素,对病原真菌有很强的抑制作用。高浓度的多氧霉素D能抑制敏感真菌分生孢子的萌发,低浓度的多氧霉素D虽不能抑制分生孢子萌发,但能引起分生孢子的芽管或菌丝顶端出现膨大,从而抑制菌丝的进一步生长。实验结果表明,多氧霉素D抑制14C-葡萄糖胺掺入粗糙脉孢菌的几 收稿日期:2002-07-18 作者简介:孙延忠 男,硕士研究生。现从事农用抗生素作用机制的研究。 ＊国家“九五”科技攻关项目(96-C01-02-02);北京市科技合同项目(H0120100010119)资助 ＊＊通讯作者44微生物学杂志2003年5月第23卷第3期 J O URNAL OF M IC R OBIOLOGY M ay2003Vol.23No.3
环境对微生物生长的影响
环境对微生物生长的影响 一.实验目的： 1. 了解温度对微生物生长的影响； 2.了解渗透压对微生物的影响； 3. 了解某一抗生素（链霉素）的抗菌范围，学习抗菌谱试验的基本方法。 二.实验原理： 1. 温度: 温度是影响微生物生长与存活的最重要因素。自然界的微生物可根据对温度的适应性分为低温型、中温型和高温型。但不管哪一种温度型的微生物，都有生长温度范围。分为最高、最适和最低生长温度。在最适宜温度里生长良好：超过最高温度细胞死亡；低于最低温度细胞被抑制或死亡。 温度对微生物影响的实际应用：应用上利用高温进行杀菌；低温抑制微生物；最适温度培养微生物的活动。 高温加热灭菌法有火焰灼烧；煮沸消毒；干热空气灭菌；高压蒸汽灭菌等。高温 干热致死机理：主要由于细胞内蛋白质受热变性，蛋白质结构发生变化而凝固等。高温热致死的影响因素有致死温度、高温时间和微生物的耐热性能。一般情况下，病原微生物细胞最不耐热，而霉菌和放线菌的孢子、细菌芽孢最耐热。 低温下多数微生物处于被抑制状态。病原菌和一些微生物在低温下也易死亡。其致死机理为细胞内外水份结成冰，冰晶对细胞造成损伤破坏作用。因此，应用上低温可以用来保存食品，和在有一定措施条件下进行保存菌种。 2.渗透压的影响：在等渗溶液中，（环境渗透压和细胞内渗透压相同或相近，细胞在等渗环境中生长好，如0.85％氯化钠——生理盐水），微生物正常生长。在高渗溶液（如高盐、高糖溶液中），细胞失水收缩，从而抑制了微生物体内的生理生化反应，抑制其生长繁殖。而在低渗溶液中，由于细胞壁的保护作用，微生物受低渗的影响不大。 不同类型的微生物对渗透压变化的适应能力不尽相同，大多数微生物在0.5％3％的盐浓度范围内可正常生长，10～15％的盐浓度能抑制大部分微生物的生长，但对嗜盐细菌而言，在低于15％的盐浓度环境中不能生长，而某些极端嗜盐菌可在盐浓度高达30％的条件下生长良好。 本实验选择了金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为实验菌种，其中大肠杆菌耐高渗透压的能力较差，在3%以下的NaCl下能正常生长，以5%的NaCl下即受到抑制；
抗生素是指具有杀灭或抑制病原微生物作用要点
抗生素是指具有杀灭或抑制病原微生物作用，治疗感染性疾病的一类药物的总称。正确合理的使用抗生素挽救了无数各类感染患者的生命。而不合理使用抗生素不仅延误感染性疾病的治疗，也增加了抗生素的不良反应。随着抗生素使用的数量增加和时间延长，病原微生物产生耐药性是自然规律；而不合理使用抗生素可加速细菌耐药性的产生，缩短抗生素的使用周期，是使感染性疾病的治疗更为困难。在发达国家抗生素的使用量约占全部药品的10%，而我国这一比例为30%，一些基层医疗机构甚至高达50%。可见在我国不合理使用抗生素的现象十分普遍。为了正确合理的使用抗生素，临床医师不仅要严格掌握抗生素使用的适应症、熟知各类抗生素作用及不良反应、抗生素的作用机制、抗生素的正确用法，还要熟知当地各类感染的常见病原菌及其对抗生素的敏感性，掌握经验性使用抗生素的原则，重视病原菌检查，尽早开始针对性使用抗生素。本章主要介绍抗菌素类药物的合理应用。 1 临床应用的几类抗生素： 1．1 β内酰胺类 β内酰胺类包括青霉素类、头孢菌素类、头霉素类、碳青霉烯类和β内酰胺霉抑制剂。它们均有相同的β-内酰胺类，可被β-内酰胺酶水解而失效。这类抗生素的作用是抑制细胞 壁的合成。 1．1．1青霉素类 口服制剂：有青霉素V，羟胺苄青霉素，抗菌谱和青霉素G，氨苄青霉素相似，主要对G +菌和部分G-菌有效，剂量一般1－2g/d（青霉素V40万单位相当于250mg），氮卓脒青霉素主要用于肠道和泌尿道G-杆菌感染，剂量0.6－1.2 g/d。 注射制剂（包括肌肉和静脉注射）： 青霉素G（Penicillin G）主要针对G+菌，少数G-菌亦有效，对消化链球菌和消化球菌亦有效，剂量160万U－960万U/d，个别化脓性脑膜炎可用量＞1000万U/d。由于青霉素剂量大时能透过血脑屏障，引起呼吸中枢被抑制，建议每次应用不超过500万U。苯唑西林（oxacillin）主要对产酶的金黄色葡萄球菌有效，近年来己有对多种抗生素耐药的金葡菌称之谓耐甲氧青霉素的金葡菌，只有万古霉素对之敏感。氨苄西9Ampicillin）对G+和G-菌均有效，目前临床应用较少，原因是国产氨苄制剂工艺过程不够好，容易出现皮疹和药物热。哌拉西林（Piperacillin）剂量4－8g/d，现已替代了羧苄和磺苄青霉素对G-杆菌、绿脓杆菌和厌氧菌有效，但对产酶的葡萄球菌无效。 1．1．2头孢菌素类 口服制剂包括：头孢羟氨苄霉素（cefadroxil）剂量1g/d，对G+和G一菌均有效。头孢氨苄霉素（cefalexin）剂量1g/d，对G+菌有效，用于呼吸道感染。头孢拉啶片（cephradi ne）剂量1－2g/d，用于泌尿道感染效果较好。头孢克洛（cefaclor）又名希克劳，剂量1-2g/d，可用于呼吸道和泌尿道感染。头孢呋辛酯（cefuroxime axetil）剂量1－2g/d，对G +和G一均有效。头孢布烯（ceftibuten）商品名为Cedax剂量200mg 2/d 头孢丙烯（cefprozil）可用于成人和小儿上下呼吸道及皮肤软组织感染，绝对生物利用度达89－94%，主要由肾排出（6 0％），不良反应少见而轻微。剂量0.5g 2/d。头孢克肟（c efixime）为口服第三代头孢菌素，抗菌谱广，抗菌活性强，对多种β内酰胺酶稳定，消除 半衰期长的特点，明显优于头孢克洛等。
抗生素种类及作用和机制汇总
抗生素种类： 一）禺内酰胺类：青霉素类和头抱菌素类的分子结构中含有伕内酰胺环。近年来又有较大发展，如硫酶素类（thienamycins ）、单内酰环类（monobactams），俟内酰酶抑制剂（Blactamadeinhibitors）、甲氧青霉素类（methoxypeniciuins）等。 （二）氨基糖甙类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素等。 （三）四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等。 （四）氯霉素类：包括氯霉素、甲砜霉素等。 （五）大环内脂类：临床常用的有红霉素、白霉素、无味红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素等、阿奇霉素。 （六）作用于G+细菌的其它抗生素，如林可霉素、氯林可霉素、万古霉素、杆菌肽等。 （七）作用于G菌的其它抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、环丝氨酸、利福平等。 （八）抗真菌抗生素：如灰黄霉素。 （九）抗肿瘤抗生素：如丝裂霉素、放线菌素D、博莱霉素、阿霉素等。 （十）具有免疫抑制作用的抗生素如环抱霉素。 B内酰胺类抗生素： B■内酰胺类抗生素（B-lactams）系指化学结构中具有B■内酰胺环的一大类抗生素，包括临床最常用的青霉素与头抱菌素，以及新发展的头霉素类、硫霉素类、单环B■内酰胺类等其他 非典型B内酰胺类抗生素。此类抗生素具有杀菌活性强、毒性低、适应症广及临床疗效好的优点。本类药化学结构，特别是侧链的改变形成了许多不同抗菌谱和抗菌作用以及各种临床药理学特性的抗生素。 各种B -内酰胺类抗生素的作用机制： 各种B-内酰胺类抗生素的作用机制均相似，都能抑制胞壁粘肽合成酶，即青霉素结合蛋白（penicillin binding proteins ，PBP9，从而阻碍细胞壁粘肽合 成，使细菌胞壁缺损，菌体膨胀裂解。除此之外，对细菌的致死效应还应包括触发细菌的自溶酶活性，缺乏自溶酶的突变株则表现出耐药性。哺乳动物无细胞壁，不受B -内酰胺类药物的影响，因而本类药具有对细菌的选择性杀菌作用，对宿主毒性小。近十多年来已证实细菌胞浆膜上特殊蛋白PBPs是 B -内酰胺类药的 作用靶位，PBPs的功能及与抗生素结合情况归纳于图38-1。各种细菌细胞膜上的PBPs数目、分子量、对B -内酰胺类抗生素的敏感性不同，但分类学上相近的细菌，其PBPs类型及生理功能则相似。例如大肠杆菌有7种PBPs PBP1A PBP1BW细菌延长有关，青霉素、氨苄西林、头抱噻吩等与PBP1A PBP1B有高度亲和力，可使细菌生长
抗生素种类及作用和机制汇总
: 抗生素种类近年来内酰胺环。青霉素类和头孢菌素类的分子结构 中含有β-一）β-内酰胺类：-β）、单内酰环类(monobactams)，又有较大发展，如硫酶素类（thienamycins (β-lactamadeinhibitors)、甲氧青霉素类(methoxypeniciuins)等。内酰酶抑制剂（二）氨基糖甙类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素等。（三）四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等。（四）氯霉素类：包括氯霉素、甲砜霉素等。乙酰螺旋霉素、白霉素、临床常用的有红霉素、无味红霉素、（五）大环内脂类：麦迪霉素、交沙霉素等、阿奇霉素。 细菌的其它抗生素，如林可霉素、氯林可霉素、万古霉素、杆（六）作用于G+ 菌肽等。 菌的其它抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、环丝氨酸、（七）作用于G 利福平等。 （八）抗真菌抗生素：如灰黄霉素。 D、博莱霉素、阿霉素等。（九）抗肿瘤抗生素：如丝裂霉素、放线菌素（十）具有免疫抑制作用的抗生素如环孢霉素。: 内酰胺类抗生素β-内酰胺环的一大类抗生素，包括临床--lactams） 系指化学结构中具有ββ-内酰胺类抗生素（β内酰胺类等其他-最常用的青霉素与头孢菌素，以及新发展的头霉素类、硫霉素类、单环β内酰胺类抗生素。此类抗生素具有杀菌活性强、毒性低、适应症广及临床疗效好-非典型β特别是侧链的改变形成了许多不同抗菌谱和抗菌作用以及各种 临本类药化学结构，的优点。床药理学特性的抗生素。各种β-内酰胺类抗生素的作用机制: 各种β-内酰胺类抗生素的作用机制均相似，都能抑制胞壁粘肽合成酶，即青霉素结合蛋白（penicillin binding proteins，PBPs），从而阻碍细胞壁粘肽合成，使细菌胞壁缺损，菌体膨胀裂解。除此之外，对细菌的致死效应还应包括触发细菌的自溶酶活性，缺乏自溶酶的突变株则表现出耐药性。哺乳动物无细胞壁，不受β-内酰胺类药物的影响，因而本类药具有对细菌的选择性杀菌作用，对宿主毒性小。近十多年来已证实细菌胞浆膜上特殊蛋白PBPs是β-内酰胺类药的作用靶位，PBPs的功能及与抗生素结合情况归纳于图38-1。各种细菌细胞膜上的PBPs 数目、分子量、对β-内酰胺类抗生素的敏感性不同，但分类学上相近的细菌，其PBPs类型及生理功能则相似。例如大肠杆菌有7种PBPs，PBP1A，PBP1B与细