微生物的生与死

7.微生物的生与死

生长是微生物与外界环境因素共同作用的结果。环境条件的改变，可引起微生物形态、生长、生理、繁殖等特征的改变。它们抵抗或者适应环境条件的某些改变。当环境条件的变化超过一定极限，微生物就会死亡。

人们常采用多种物理、化学或生物学方法，来抑制或杀死微生物，达到抑制和消除微生物的有害作用。常用以下术语来表示对微生物的杀灭程度。

灭菌器

消毒

灭菌：用物理或化学方法杀灭物体上所有的微生物（包括病原微生物和非病原微生物及细菌芽胞、霉菌孢子等），称为灭菌。

消毒：用物理或化学方法仅能杀灭物体上的病原微生物，而对非病原微生物及细菌芽胞和霉菌孢子不一定完全杀死，称为消毒。用来消毒的药物称为消毒剂。

防腐：防止或抑制微生物生长和繁殖的方法称为防腐或抑菌。用于防腐的化学药品称为防腐剂。某些化学药物在低浓度时为防腐剂，在高浓度时则称为消毒剂。

防腐器

无菌：无菌指没有活的微生物存在。采取防止或杜绝一切微生物进入动物机体或物体的方法，称为无菌法。以无菌法操作时称为无菌操作。在进行外科手术或微生物学实验时，为防止微生物的污染，要求严格的无菌操作。

无菌室

不同的微生物对各种理化因子的敏感性不同；同一因素不同剂量对微生物的效应也不同，或者可能只起消毒或防腐作用，或者起灭菌作用。在了解和应用任何一种理化因素对微生物的抑制或致死作用时，还应考虑多种因素的综合效应。例如大肠杆菌在有酚存在的情况下，温度从30℃增至42℃时明显加快死亡。这就是说，在增高温度的同时加入另一种化学药剂，则可加速对微生物的破坏作用。微生物生长的培养基以及它们所处的环境对微生物遭受破坏的效应也有明显的影响。如在酸或碱中，热对微生物的破坏作用加大，培养基的黏度也影响抗菌因子的穿透能力；有机质的存在也干扰抗微生物化学因子的效应，或者由于有机物与化学药剂结合而使之失效，或者有机质覆盖于细胞表面而阻碍了化学药剂的渗入。微生物的生理状态也影响理化因子的作用。营养细胞一般较孢子抗逆性差，幼龄的、代谢活跃的细胞较之老龄的、休眠的细胞易被破坏。

培养皿中的大肠杆菌菌斑

细胞

常见的影响微生物生长与死亡的物理、化学因素主要有以下几种。

（1）温度

影响有机体生长与存活的最重要的因素之一是温度。温度对生活机体的影响表现在两方面。一方面，随着温度的上升，细胞中的生长速率和生物化学反应速率加快。在一般情况下，温度每升高10℃，生化反应速率增加一倍。另一方面，机体的重要组成如蛋白质、核酸等随着温度的增高而可能遭受不可逆的破坏，对温度都较敏感。因此，只有在一定范围内，机体的生长繁殖与代谢活动才随着温度的上升而增加，当温度上升到一定程度，开始对机体产生不利影响，如再继续升高，则细胞功能急剧下降以致死亡。

细胞

（2）辐射

辐射是指通过空气或外层空间以波动方式从一个地方传播或传递到另一个地方的能源。它们或是离子或是电磁波。电磁辐射包括可见光、红外线、紫外线、X射线和Υ射线等。

①紫外辐射。紫外线是非电离辐射，紫外辐射对微生物有明显的致死作用，是强杀菌剂，在医疗卫生和无菌操作中广泛应用紫外杀菌灯管。由于紫外线不易透过不透明的物质，穿透能力差，故紫外杀菌灯只适用于空气及物体表面消毒。

紫外辐射

②电离辐射 。X射线、α射线、β射线和r射线均为电离辐射。在拥有足够的剂量时，对各种细菌均有致死作用。常用于一次性塑料制品的消毒，也用于食品的消毒。

电离辐射区域监测

休眠孢子

（3）干燥

水分是微生物的正常生命活动必不可少的。干燥会导致生物细胞失水而造成代谢停止以致死亡。微生物的种类、环境条件、干燥的程度等均影响微生物的生存。休眠孢子抗干燥能力也很强，在干燥条件下可长期不死。这一特性已用于菌种保藏，如用砂土管来保藏有孢子的菌种。在日常生活中也常用烘干、晒干和熏干等方法来保存食物。

（4）渗透压

渗透是水或其他溶剂经过半透性膜而进行扩散的现象。在渗透时，溶剂通过半透性膜时的压力称为渗透压，其大小与溶液浓度成正比。

渗透压设备

适宜于微生物生长的渗透压范围较广，而且它们往往对渗透压有一定的适应能力。逐渐改变渗透压，微生物常能适应这种改变，突然改变渗透压会使微生物失去活性。对一般微生物来说，它们的细胞如果置于高渗溶液中，水将通过细胞膜从低浓度的细胞内进入细胞周围的溶液中，造成细胞脱水而引起质壁分离，使细胞不能生长甚至死亡。相反，如果将微生物置于低渗溶液或水中，外环境中的水将从溶液进入细胞内引起细胞膨胀，甚至使细胞破裂。

日常生活中常用高浓度的盐或糖保存食物，如腌渍蔬菜、肉类及蜜饯等，因为一般微生物不能承受高渗透压。

（5）超声波

超声波具有强烈的生物学作用，几乎所有的微生物都能受它的破坏，因为超声波的主要作用是使细胞破裂。它的效果与频率、处理时间、微生物种类、细胞大小、形状及数量等均有关系。

超声波能促使生物细胞分裂

（6）重金属及其化合物

有些重金属离子的存在，不管浓度大小，对微生物的生长均会产生有害或致死作用。一些重金属离子是微生物细胞的组成成分，当培养基中这些重金属离子浓度低时，对微生物生长有促进作用，反之会产生毒害作用。也因此，大多数重金属及其化合物都是有效的杀菌剂或防腐剂。其中作用最强的是Hg、Ag和Cu。如二氯化汞又名升汞，是杀菌力极强的消毒剂。所以0.1%～1%浓度的硝酸银常用于皮肤的消毒。

重金属汞

（7）表面活性剂

表面活性剂是指具有降低表面张力效应的物质。这类物质加入培养基中，可影响微生物细胞的生长与分裂，如肥皂、漂白粉、洗衣粉等。

（8）化学疗剂

能直接干扰病原微生物的生长繁殖并可用于治疗感染性疾病的化学药物为化学疗剂。它能选择性地作用于病原微生物新陈代谢的某个环节，使它们生长受到抑制或致死；但对人体细胞毒性较小，故常用于口服或注射。化学疗剂种类很多，按它的作用与性质又分为抗代谢物和抗生素等。