其實(shí)微觀世界發(fā)生的變化根本不是我們?nèi)庋劭吹降哪菢语L(fēng)平浪靜。

季銨鹽是非常常見的殺菌成分，它是如何對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生作用的呢？

本期文章會(huì)就季銨鹽的殺菌機(jī)理展開討論。

文獻(xiàn)中對(duì)于季銨鹽的殺菌機(jī)理描述如下：季銨鹽吸附到菌體表面，疏水基插入類脂層，改變細(xì)胞膜的通透性，破壞膜結(jié)構(gòu)，胞內(nèi)物質(zhì)泄漏，酶或蛋白質(zhì)變性、抑制酶或蛋白的活性，影響細(xì)胞代謝過程，最后菌體死亡。此外，雙鏈季銨鹽還會(huì)干擾核酸和蛋白質(zhì)的合成。

季銨鹽是一種膜活性劑，其對(duì)于細(xì)菌細(xì)胞膜的作用可分為以下五個(gè)階段：

01?季銨鹽吸附并滲透入細(xì)胞膜

02?造成細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)混亂

03?細(xì)胞內(nèi)小分子物質(zhì)滲漏

04?蛋白質(zhì)和核酸的降解

05?自溶解酶造成細(xì)胞解體直至死亡

名詞解釋：PMF—proton motive force

質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)？大概是這么翻譯的。質(zhì)子泵，是指生物膜上逆膜兩側(cè)氫離子電化學(xué)勢(shì)差主動(dòng)運(yùn)輸氫離子的蛋白質(zhì)。質(zhì)子泵在泵出氫離子時(shí)造成膜兩側(cè)的pH梯度和電位梯度。質(zhì)子泵維持的電位差為陽離子跨原生質(zhì)膜的運(yùn)輸提供了驅(qū)動(dòng)力，而原生質(zhì)膜上的載體則控制著陽離子運(yùn)輸?shù)乃俾屎瓦x擇性。質(zhì)子泵引起的質(zhì)子濃度梯度也為質(zhì)子與陰離子的協(xié)同跨膜運(yùn)輸提供了驅(qū)動(dòng)力。

季銨鹽對(duì)細(xì)胞膜上的質(zhì)子泵蛋白發(fā)生作用，使其降解或變性，最終影響細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸和能量代謝。

對(duì)季銨鹽造成細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)造成滲漏這個(gè)說法，不是光靠科學(xué)家想象出來的，而是有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持的。鉀離子在細(xì)胞內(nèi)的濃度是比細(xì)胞間質(zhì)的濃度要高的，并且鉀離子是在細(xì)胞膜發(fā)生泄漏時(shí)最先游離出來的物質(zhì)。因此監(jiān)測(cè)細(xì)胞間質(zhì)的鉀離子濃度可以確認(rèn)是否發(fā)生了細(xì)胞膜的滲漏。下圖的數(shù)據(jù)是金黃色葡萄球菌分別在HEPES緩沖液(○)、4.5mg/L(+)、9mg/L(●)、15mg/L(□)、18mg/L(x)的苯扎氯銨中，細(xì)胞間質(zhì)中鉀離子濃度隨時(shí)間的變化?？梢钥吹綕舛?mg/L以上時(shí)鉀離子濃度隨時(shí)間延長(zhǎng)而上升，證明細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)發(fā)生了泄漏。

當(dāng)季銨鹽濃度處于較低濃度時(shí)，其對(duì)于細(xì)胞膜的損傷較小，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)泄漏還處于可修復(fù)的程度。這種情況下季銨鹽只能抑制細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖。隨著季銨鹽濃度的提高，小范圍的細(xì)胞膜泄漏進(jìn)一步演變成大范圍的細(xì)胞膜損傷，造成核苷和核苷酸的溶出。這將引發(fā)細(xì)胞的自溶解程序，這是一個(gè)不可逆的自殺過程，并最終導(dǎo)致細(xì)菌死亡。

名字解釋：AutoLysis

細(xì)胞的自溶解，也叫細(xì)胞自噬，是細(xì)胞通過自身的酶作用將自身破壞的過程。自溶解過程起始于細(xì)胞內(nèi)的溶酶體釋放自溶酶到細(xì)胞質(zhì)中。細(xì)胞的自溶解將會(huì)把細(xì)胞降解回基本的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并可以被其它存活的細(xì)菌繼續(xù)利用。有點(diǎn)類似于海參被撈上來后化成水的過程……

驚不驚喜？意不意外？你以為是季銨鹽殺死了細(xì)菌，實(shí)際上是細(xì)菌受不了折磨后自殺了……

如果覺得以上的文字描述不夠形象，我們來通過電鏡觀察下金黃色葡萄球菌在季銨鹽作用后的形態(tài)變化。

• 正常金黃色葡萄球菌表面光滑、圓潤(rùn)、呈球狀、細(xì)胞與細(xì)胞的間界分明、細(xì)胞排列呈葡萄串狀。（下圖）

• 經(jīng)含量 25 mg /L 的該雙鏈季銨鹽消毒劑作用20 min 的金黃色葡萄球菌菌體仍保有較完好的外部形態(tài)，但菌體表面粗糙，有少數(shù)菌體胞壁出現(xiàn)皺褶。（下圖）

• 經(jīng)含量 100 mg /L 的該雙鏈季銨鹽消毒劑作用20 min 的金黃色葡萄球菌菌的細(xì)胞壁有顯著皺褶和破裂，表面有許多顆粒狀物出現(xiàn)，形成小泡和小球。（下圖）

由于包膜類病毒如禽流感和冠狀病毒，都具有膜結(jié)構(gòu)，因此相同的作用機(jī)理也可以發(fā)生在這些病毒身上。所以季銨鹽可以對(duì)包膜類病毒有殺滅效果。不同微生物的膜構(gòu)造不同，其殺滅難度也是不同的。比如革蘭氏陰性菌的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜因此耐藥性更強(qiáng)。而一些真菌有較厚的細(xì)胞壁，造成殺菌劑滲透難度增加。病毒的結(jié)構(gòu)各異，就更要具體分析了。

其它陽離子類殺菌劑，比如氯己定和聚六亞甲基雙胍等，其殺菌作用機(jī)理都非常類似?？戳诉@篇文章基本就可以舉一反三了。學(xué)術(shù)界對(duì)殺菌劑的各種機(jī)理已經(jīng)研究了幾十年，研究越深入發(fā)現(xiàn)過程越復(fù)雜，很多細(xì)節(jié)直到現(xiàn)在仍然沒有完全弄清楚。普通消費(fèi)者拿著消毒液滋滋噴兩下的時(shí)候，一定想不到微觀世界在短短幾分鐘內(nèi)有這么曲折的故事吧。