咨询服务热线400-683-9968
您当前位置:首页 >> 新闻资讯 >> 行业资讯

行业资讯

季铵盐的杀菌机理:你以为的他杀,其实是自杀

时间:2023-03-30 17:44:07 浏览:511次
分享:

季铵盐是非常常见的杀菌成分,它是如何对细菌产生作用的呢?

其实微观世界发生的变化根本不是我们肉眼看到的那样风平浪静。

本期文章会就季铵盐的杀菌机理展开讨论。

文献中对于季铵盐的杀菌机理描述如下:季铵盐吸附到菌体表面,疏水基插入类脂层,改变细胞膜的通透性,破坏膜结构,胞内物质泄漏,酶或蛋白质变性、抑制酶或蛋白的活性,影响细胞代谢过程,最后菌体死亡
此外,双链季铵盐还会干扰核酸和蛋白质的合成。

1.png

季铵盐是一种膜活性剂,其对于细菌细胞膜的作用可分为以下五个阶段:

01

 季铵盐吸附并渗透入细胞膜


02

 造成细胞膜结构混乱

03

 细胞内小分子物质渗漏


04

 蛋白质和核酸的降解

05

 自溶解酶造成细胞解体直至死亡


3.png



图片

名词解释:PMF—proton motive force

质子动力势?大概是这么翻译的。质子泵,是指生物膜上逆膜两侧氢离子电化学势差主动运输氢离子的蛋白质。质子泵在泵出氢离子时造成膜两侧的pH梯度和电位梯度。质子泵维持的电位差为阳离子跨原生质膜的运输提供了驱动力,而原生质膜上的载体则控制着阳离子运输的速率和选择性。质子泵引起的质子浓度梯度也为质子与阴离子的协同跨膜运输提供了驱动力。

季铵盐对细胞膜上的质子泵蛋白发生作用,使其降解或变性,最终影响细胞的物质运输和能量代谢。


4.png

对季铵盐造成细胞内物质造成渗漏这个说法,不是光靠科学家想象出来的,而是有实验数据支持的。
钾离子在细胞内的浓度是比细胞间质的浓度要高的,并且钾离子是在细胞膜发生泄漏时最先游离出来的物质。因此监测细胞间质的钾离子浓度可以确认是否发生了细胞膜的渗漏。下图的数据是金黄色葡萄球菌分别在HEPES缓冲液(○)、4.5mg/L(+)、9mg/L(●)、15mg/L(□)、18mg/L(x)的苯扎氯铵中,细胞间质中钾离子浓度随时间的变化。可以看到浓度9mg/L以上时钾离子浓度随时间延长而上升,证明细胞内的物质发生了泄漏。

5.png

当季铵盐浓度处于较低浓度时,其对于细胞膜的损伤较小,细胞内物质泄漏还处于可修复的程度。这种情况下季铵盐只能抑制细菌生长和繁殖。随着季铵盐浓度的提高,小范围的细胞膜泄漏进一步演变成大范围的细胞膜损伤,造成核苷和核苷酸的溶出。这将引发细胞的自溶解程序,这是一个不可逆的自杀过程,并最终导致细菌死亡。
6.png

图片

名字解释:AutoLysis

细胞的自溶解,也叫细胞自噬,是细胞通过自身的酶作用将自身破坏的过程。自溶解过程起始于细胞内的溶酶体释放自溶酶到细胞质中。细胞的自溶解将会把细胞降解回基本的营养物质,并可以被其它存活的细菌继续利用。有点类似于海参被捞上来后化成水的过程……

惊不惊喜?意不意外?你以为是季铵盐杀死了细菌,实际上是细菌受不了折磨后自杀了……


640.gif


如果觉得以上的文字描述不够形象,我们来通过电镜观察下金黄色葡萄球菌在季铵盐作用后的形态变化。

  • 正常金黄色葡萄球菌表面光滑、圆润、呈球状、细胞与细胞的间界分明、细胞排列呈葡萄串状。(下图)


7.png

  • 经含量 25 mg /L 的该双链季铵盐消毒剂作用20 min 的金黄色葡萄球菌菌体仍保有较完好的外部形态,但菌体表面粗糙,有少数菌体胞壁出现皱褶。(下图)


8.png

  • 经含量 100 mg /L 的该双链季铵盐消毒剂作用20 min 的金黄色葡萄球菌菌的细胞壁有显著皱褶和破裂,表面有许多颗粒状物出现,形成小泡和小球。(下图)


9.png

由于包膜类病毒如禽流感和冠状病毒,都具有膜结构,因此相同的作用机理也可以发生在这些病毒身上。所以季铵盐可以对包膜类病毒有杀灭效果。不同微生物的膜构造不同,其杀灭难度也是不同的。比如革兰氏阴性菌的细胞膜结构更为复杂因此耐药性更强。而一些真菌有较厚的细胞壁,造成杀菌剂渗透难度增加。病毒的结构各异,就更要具体分析了。

10.png

其它阳离子类杀菌剂,比如氯己定和聚六亚甲基双胍等,其杀菌作用机理都非常类似。看了这篇文章基本就可以举一反三了。
学术界对杀菌剂的各种机理已经研究了几十年,研究越深入发现过程越复杂,很多细节直到现在仍然没有完全弄清楚。普通消费者拿着消毒液滋滋喷两下的时候,一定想不到微观世界在短短几分钟内有这么曲折的故事吧。


微信二维码扫一扫