抗生素的作用机制讲课教案

1第三章抗生素的作用(zuòyòng)机制

第一页，共138页。2第一节一般性论述(lùnshù)抗生素是微生物群体生长的抑制物。群体生长来自单个细胞繁殖(fánzhí)，即构成细胞物质的复制和随后细胞分裂为两个子细胞过程。第二页，共138页。3抗生素影响微生物细胞的代谢(dàixiè)的条件(1)进入细胞并到达作用位点；(2)物理性地结合于细胞结构(靶分子)，该细胞结构参与对保持细胞生长或内环境稳定必不可少的某一过程(guòchéng)；(3)抗生素与主要酶或细胞结构结合。第三页，共138页。抑制(yìzhì)细胞壁的合成影响(yǐngxiǎng)胞浆膜的通透性抑制(yìzhì)DNA合成抑制蛋白质合成抑制RNA合成影响叶酸代谢抗生素的作用机制抗生素在分子水平上干扰微生物细胞任一基本代谢的某一种机制。第四页，共138页。5根据抗生素干扰代谢过程(guòchéng)的不同，抗生素通常分为五大类(1)细胞壁合成抑制物；(2)遗传物质的复制(fùzhì)或转录抑制物；(3)蛋白质合成抑制物；(4)细胞膜功能抑制物；(5)抗代谢物。第五页，共138页。6第二节研究(yánjiū)方法为了阐明一个抗生素的作用机制，需要进行(jìnxíng)一系列的实验研究。包括：(1)完整细胞水平，(2)部分纯化的无细胞体系水平，(3)一个或多个纯化的酶体系水平。第六页，共138页。7一、在完整细胞(xìbāo)水平上对活性的研究用标记的胸苷追踪(zhuīzōng)DNA合成、尿苷追踪(zhuīzōng)RNA合成。苯丙氨酸追踪(zhuīzōng)蛋白质合成。乙酰葡萄糖胺追踪(zhuīzōng)肽聚糖合成。敏感菌株的培养基放射性标记(biāojì)特异前体物蛋白质DNA肽聚糖RNA抗生素第七页，共138页。8利福平在完整细胞水平上的作用(zuòyòng)机制原初(yuánchū)效应第八页，共138页。9二、在部分纯化的无细胞(xìbāo)体系中对活性的研究一旦确定了抗生素的原初效应，接着就必须阐明产生抑制是因为抗生素干扰：(1)前体物的合成或激活；(2)参与聚合(jùhé)的酶或细胞器；(3)决定前体物掺入聚合(jùhé)物的信息系统。第九页，共138页。10具体操作过程(guòchéng)如果抗生素在体外抑制与在生长(shēngzhǎng)细胞中所抑制的大分子相同，那么它通常作用在聚合过程，也可能作用于信息分子；如果体外不抑制，而生长(shēngzhǎng)细胞中抑制，则可能作用于前体物的合成或激活。1.聚合的酶或细胞器前体物蛋白质DNA肽聚糖2.信息系统RNA合成(héchéng)或激活抗生素细胞外实验：部分纯化的细胞抽提物第十页，共138页。11利福平在部分纯化的无细胞(xìbāo)体系中作用机制这个体外转录体系由细菌的RNA聚合酶催化时，其活性将被利福平抑制，由真核细胞的RNA聚合酶催化时，其活性并不被利福平抑制。推论(tuīlùn)：生长细胞中RNA合成的阻断，来自于利福平与RNA聚合酶的直接作用。RNA聚合酶核苷三磷酸(línsuān)RNADNA为模板利福平×第十一页，共138页。12三、在纯化(chúnhuà)的酶体系中对活性的研究聚合酶通常包含多种成分，每一种成分都可能成为抗生素作用的靶子。在一定限度内，能够确定是哪一种酶反应(fǎnyìng)受到了干扰，并且鉴定出哪一个成分是抗生素作用的靶子。第十二页，共138页。13靶聚合(jùhé)体系的鉴定（1）通过放射化学方法或检测蛋白质色谱变化或蛋白质电泳迁移率变化，鉴定出抗生素与酶蛋白结合后形成的复合物。（2）从抗生素抗性突变株中可以分离(fēnlí)出抗生素作用的靶蛋白发生了变化而产生的抗性菌株。在体外每次分别将原株中靶蛋白的一种成分用抗性变株来代替构成重组系统，根据抑制的消失可以确定靶蛋白中与抗生素活性有关的组份。第十三页，共138页。14利福平在纯化的酶体系中的作用(zuòyòng)机制ββ亚基突变(tūbiàn)×RNAβ亚基＋利福平的复合物×利福平×第十四页，共138页。15第三节细胞壁合成(héchéng)抑制物首先简要(jiǎnyào)介绍不同种类微生物的细胞壁化学结构和主要成分的合成途径。第十五页，共138页。16一、细胞壁的结构(jiégòu)和构造细胞壁的功能保持细菌外形(wàixínɡ)维持菌体内高渗透压第十六页，共138页。17肽聚糖的结构(jiégòu)N—乙酰葡萄糖胺(G)

N—乙酰胞壁酸(M)第十七页，共138页。181．G＋细菌(xìjūn)的细胞壁G＋细菌的细胞壁是一层均一物质(wùzhì)，由肽聚糖和相当数量的磷壁酸组成。壁磷壁酸膜磷壁酸第十八页，共138页。192脂蛋白2．G－－细菌(xìjūn)的细胞壁3肽聚糖1外膜亲水性的跨外膜孔蛋白(dànbái)壁膜间隙(jiànxì)质膜第十九页，共138页。20成分肽聚糖磷壁酸类脂质蛋白质占细胞壁干重(ɡànzhònɡ)的%含量(hánliàng)很高（30-95）含量(hánliàng)较高（<50）一般无（<2）0含量很低（5-20）0含量较高（10-20）含量较高

G＋

G－G＋`G－细胞壁成分的区别第二十页，共138页。21链球菌G+菌----紫色第二十一页，共138页。22大肠杆菌G-菌----淡红色第二十二页，共138页。23铜绿(tónglǜ)假单胞菌G-菌----淡红色第二十三页，共138页。243．肽聚糖的生物(shēngwù)合成大肠杆菌(dàchánɡɡǎnjūn)肽聚糖的生物合成可以分为三个阶段。(1)基本单元UDP-胞壁酰五肽的形成(2)单体的形成及跨膜转运(3)肽聚糖链的组装及三维结构的构建第二十四页，共138页。25UDP－胞壁酰五肽的结构(jiégòu)UDP-N-乙酰葡萄糖胺GM第二十五页，共138页。26(1)基本单元(dānyuán)UDP-胞壁酰五肽的形成N－乙酰葡萄糖胺（G）以其激活形式UDP－G与磷酸烯醇式丙酸酮缩合，双键还原形成UDP-N－乙酰胞壁酸（UDP－M）；L－Ala、D－Glu和间－DAP相继加到UDP－M上，生成中间物胞壁酰三肽，二肽D－Ala－D－Ala(由两个L－Ala分子异构和缩合而来)又加到胞壁酰二肽上，形成UDP－胞壁酰五肽终产物。所有这些反应(fǎnyìng)均发生在细胞质中。第二十六页，共138页。27UDP－胞壁酰五肽形成(xíngchéng)示意图磷酸(línsuān)烯醇式丙酸酮UDP-N-乙酰葡萄糖胺UDP-N-乙酰胞壁酸胞壁酰三肽UDP－胞壁酰五肽胞浆第二十七页，共138页。28(2)单体的形成(xíngchéng)及跨膜转运UDP－胞壁酰五肽首先脱去UMP，胞壁酸的端基异构体C原子与十一聚异戊二烯磷酸(类脂分子，作为胞壁酰五肽的载体)形成二磷酸二酯键。通过β，1－4糖苷键，N－乙酰葡萄糖胺加到胞壁酸上，从而完成了单体的合成。这些反应(fǎnyìng)发生在细胞质膜上。第二十八页，共138页。29单体(dāntǐ)在上合成的示意图UDP－胞壁酰五肽十一(Shí－Yī)聚异戊二烯磷酸UDP－Glcβ，1－4糖苷键细胞膜第二十九页，共138页。30(3)肽聚糖链的组装及三维结构(jiégòu)的构建肽聚糖合成(héchéng)的最后几步是由几种酶催化完成。①转糖基酶：催化M上的C－1与G上的C－4之间形成β－糖苷键。②转肽酶：催化4－位上的D－Ala与邻近五肽上DAP的ε－氮形成肽键(该反应通过释放五肽供体上的末端D－Ala而发生)。③D－羧肽酶：催化五肽末端D－Ala水解。④内肽酶：催化水解已合成(héchéng)的肽聚糖链上的肽链。微生物在生长及分裂期间，必然要合成(héchéng)新的肽聚糖，这时内肽酶在细胞壁内表面变得活跃起来，部分地水解已存在的链，产生出自由末端，通过转肽及转糖基反应，接受新生的肽聚糖链。第三十页，共138页。31肽聚糖链合成(héchéng)的示意图五肽通过转肽反应及转糖基反应，双糖五肽被转到受体上，即新生肽聚糖链。在转糖基反应中，十一(Shí－Yī)聚异戊二烯焦磷酸释放出来，重新进入循环。P-P-LipidHO-G-M-P-P-Lipid细胞壁五肽转糖基反应(fǎnyìng)第三十一页，共138页。32大肠杆菌(dàchánɡɡǎnjūn)肽聚糖的结构转糖基酶,转糖基反应(fǎnyìng)转肽酶,转肽反应(fǎnyìng)D－羧肽酶内肽酶第三十二页，共138页。33细菌(xìjūn)的肽聚糖合成所有细菌种类的肽聚糖合成，都是按照大肠杆菌模式进行的。但是，在金黄色葡萄球菌中，发生了重要变化：①五肽中第二位氨基酸是Lys，而不是m－DAP。②二糖五肽合成后，五个Gly分子通过肽键连接在Lys的ε－NH2上。③转肽反应在五肽次末端(mòduān)D－Ala的羧基(同时释放出末端(mòduān)D－Ala)和末端(mòduān)Gly的氨基之间发生。第三十三页，共138页。34大肠杆菌(dàchánɡɡǎnjūn)和金黄色葡萄球菌肽聚糖的结构第三十四页，共138页。35二、细菌细胞壁合成抑制(yìzhì)物的特性杀菌作用：可以通过两种机制产生(chǎnshēng)杀菌效应，裂解或不裂解细胞。在第一种情况下，肽聚糖结构变得松弛，导致细胞由于内部高渗透压而解聚死亡；在第二种情况下，可能有其他作用机制的介入，譬如不可逆地抑制横隔形成（PBP-3）或细胞变长(PBP-3)，从而导致细胞死亡。对静止细胞无作用。对缺乏细胞壁的微生物（支原体、L型细菌、原生质体）没有作用。第三十五页，共138页。36三、肽聚糖合成(héchéng)抑制物的例子根据作用部位，肽聚糖合成抑制物可分为(fēnwéi)：1.胞壁酰五肽合成抑制剂2.膜上反应抑制物3.链延伸及三维细胞壁结构形成抑制物第三十六页，共138页。371．胞壁酰五肽合成(héchéng)抑制剂这些抗生素都是肽聚糖合成前期(qiánqī)反应的抑制物。第三十七页，共138页。38磷霉素的作用(zuòyòng)机制烯醇式丙酮(bǐnɡtónɡ)酰－N－G丙酮(bǐnɡtónɡ)酰转移酶不可逆，杀菌作用磷霉素×第三十八页，共138页。39环丝氨酸的作用(zuòyòng)机制丙氨酸消旋酶环丝氨酸D－丙氨烯－D－丙氨酸二肽合成酶××第三十九页，共138页。402．膜上反应(fǎnyìng)抑制物一个(yīɡè)是杆菌肽，使用在畜牧业上；另一个(yīɡè)是雷莫拉宁。第四十页，共138页。41杆菌(gǎnjūn)肽的的作用机制十一(Shí－Yī)聚异戊二烯磷酸十一(Shí－Yī)聚异戊二烯焦磷酸UDP－胞壁酰五肽杆菌肽×第四十一页，共138页。42雷莫拉宁的作用(zuòyòng)机制十一(Shí－Yī)聚异戊二烯磷酸十一(Shí－Yī)聚异戊二烯焦磷酸UDP－胞壁酰五肽UDP－GlcN－乙酰葡萄糖胺转移酶十一聚异戊二烯－胞壁酰－五肽

雷莫拉宁×它能够快速而特异地抑制生长细胞对N－乙酰葡萄糖胺的吸收，导致细胞内UDP－胞壁酰五肽的积累，而抑制细胞壁合成。第四十二页，共138页。43３.链延伸及三维细胞壁结构形成(xíngchéng)抑制物β－内酰胺类抗生素：这个家族抗生素包括青霉素、头孢菌素、头霉素和非经典的β－内酰胺类抗生素，如氨曲南和亚胺培南。这些(zhèxiē)抗生素的作用机制相似，即阻断肽聚糖合成的最后一个阶段以干扰细胞壁形成。第四十三页，共138页。44青霉素G对放射性同位素标记(biāojì)前体物掺入生长细菌中DNA、RNA、蛋白质及细胞壁的效应第四十四页，共138页。β—内酰胺类抗生素的作用(zuòyòng)机制抑制(yìzhì)细菌细胞壁的合成2.触发(chùfā)细菌的自溶酶活性β—内酰胺类抗生素抑制细菌细胞壁粘肽转肽酶（青霉素结合蛋白PBPs）粘肽合成受阻细菌细胞壁缺损水分渗入胞浆菌体膨胀破裂而死亡。第四十五页，共138页。MGGMGGMGGMGG转肽酶青霉素头孢菌素D-丙氨酸-内酰胺类作用(zuòyòng)机制第四十六页，共138页。47青霉素和D－Ala－D－Ala二肽的结构(jiégòu)构象第四十七页，共138页。48青霉素结合(jiéhé)蛋白(PBP)被β－内酰胺类抗生素抑制(yìzhì)的酶，因它们能够与相应的抗生素形成共价键而得到鉴别，它们称为青霉素结合蛋白(PBP)。细胞生长必需的PBPs一般具有转肽酶活力，它们控制着细胞延长（PBP-1）及分裂(PBP-3)这些基本过程。β－内酰胺类抗生素在抑制(yìzhì)参与肽聚糖合成的酶上，还是有一定程度的不同：有的抑制(yìzhì)转肽酶，有的抑制(yìzhì)d－羧肽酶，有的间接抑制(yìzhì)转糖基作用的酶。第四十八页，共138页。CH-COOHR-C-NH-CH-CH=OCSCH3CH3C—N青霉素CH-COOHR-C-NH-CH-CH2

=OCH3C—NO=D-丙氨酰-D-丙氨酸青霉素结合(jiéhé)蛋白（PBPs，转肽酶）胞壁酸第四十九页，共138页。50第四节核酸(hésuān)复制与转录抑制物DNA复制(fùzhì)RNA转录第五十页，共138页。51一、遗传信息的转录(zhuǎnlù)与复制核酸合成分两步：(1)从细胞代谢中间物分子合成前体物(核苷酸和脱氧核苷酸)(2)酶催化核苷酸聚合(jùhé)形成大分子，其顺序由模板DNA碱基顺序决定。若干种不同的酶参与了DNA复制。第五十一页，共138页。DNA复制(fùzhì)52前导(qiándǎo)链滞后(zhìhòu)链DNA在复制时，其双链首先解开，形成复制叉，而复制叉的形成则是由多种蛋白质及酶参与的较复杂的复制过程。前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’—3’持续的合成下去，不形成冈崎片段，后者则随着复制叉的出现，不断合成长约2—3kb的冈崎片段。单链DNA结合蛋白DNA解旋酶大肠杆菌中的Dna蛋白第五十二页，共138页。53大肠杆菌DNA复制(fùzhì)示意模型(1)DNA解旋酶解开双螺旋。一些蛋白(dànbái)保持双链分开。(2)在前导链上由引物酶催化合成一段RNA引物。(3)DNA聚合酶III利用RNA为引物，在3’－OH上合成冈崎片段。(4，5)DNA聚合酶I降解RNA片段并完成DNA合成。(6)连接酶将相邻片段连接上。RNA链第五十三页，共138页。54原核细胞中RNA合成(héchéng)RNA合成过程相对简单。在细菌中是由RNA聚合酶催化的。RNA聚合酶由四个蛋白质亚基α、α、β、β’及一个σ因子(对识别转录(zhuǎnlù)起始DNA顺序必需)组成。第五十四页，共138页。55RNA聚合酶的功能(gōngnéng)(1)通过与DNA形成复合体将DNA双链分开(fēnkāi)。(2)将第一个核苷酸放在其中一条DNA链上的正确位置上(起始)。(3)将第二个核苷酸掺入并在第一和第二个核苷酸之间形成第一个磷酸二酯键。(4)沿DNA链移动，并继续将核苷酸不断掺入，并以磷酸二酯键将它们连接起来(延伸)。(5)当到达一段特殊的DNA顺序时，合成过程终止(终止)。在许多情况下，终止需要另一个蛋白质因子rho(ρ)参与。第五十五页，共138页。56真核细胞中RNA聚合酶真核细胞中含有三种RNA聚合酶，并且每种都由几种(jǐzhǒnɡ)蛋白质亚基组成。不同的聚合酶合成不同种类的RNA。位于核仁的RNA聚合酶I合成28S和18SrRNA；RNA聚合酶II合成各种mRNA；RNA聚合酶III合成tRNA和5SrRNA。第五十六页，共138页。57二、复制(fùzhì)和转录抑制物范例复制和转录抑制物分为两类：前体类似物，抑制前体物的合成(héchéng)；DNA模板功能抑制物和酶(促旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶)抑制物，抑制核酸聚合。第五十七页，共138页。58核酸合成抑制物的作用(zuòyòng)机制DNA聚合酶RNA聚合酶促旋酶第五十八页，共138页。59１．DNA模板(múbǎn)功能抑制物它们干扰DNA的模板功能，从而抑制(yìzhì)复制和转录。它们可与模板DNA形成无功能复合物(三级结构被破坏)，或者使模板DNA结构发生化学变化(链缺口、碱基的剪切、双链间形成共价键)。第五十九页，共138页。60这类抗生素有两个(liǎnɡɡè)共同点不加区别地与各种原核及真核细胞的DNA结合，因效应(xiàoyìng)不特异，一般毒性很大；同时抑制DNA和RNA的合成，尽管在一定的条件下能优先抑制某一种核酸。第六十页，共138页。61(1)抑制(yìzhì)物－－化学修饰DNA丝裂霉素博来霉素第六十一页，共138页。62丝裂霉素丝裂霉素为细胞毒药物，在DNA的两条链之间形成共价键，使双链不能分开。这种作用效应是不可逆的，具杀菌作用。但是由于(yóuyú)缺乏选择性，其毒性很大，不能用作抗微生物剂，但作为抗肿瘤剂。第六十二页，共138页。63博来霉素这类抗生素仅用于某些(mǒuxiē)种类的肿瘤。博来霉素是DNA损伤剂，既能在单链又能在双链DNA上产生多个断点，并释放出单个核苷酸。第六十三页，共138页。64(2)抑制(yìzhì)物－与DNA形成复合体这类化合物能够与DNA分子形成可逆复合物。大多数在结构上含有平面多环体系，能够插入双螺旋DNA的碱基之间，因此称它们(tāmen)为嵌入剂。第六十四页，共138页。65放线菌素D放线菌素D临床使用上仅限于抗肿瘤。尽管放线菌素D抑制DNA及RNA的合成(héchéng)，在特殊条件下，RNA合成(héchéng)受到的影响会更大。第六十五页，共138页。66放线菌素D的化学(huàxué)结构及其与DNA的相互作用放线菌素D分子上的三环结构部分嵌入DNA上的某些GpC顺序，形成(xíngchéng)复合物。放线菌素D分子上的肽环，与DNA链的侧部相互作用，对复合物的稳定起了很大的作用。CG第六十六页，共138页。67蒽环类抗生素这些蒽环类是最有效的抗肿瘤抗生素。其分子有一个带有氨基糖的平面结构，这些蒽环类化合物具有显著(xiǎnzhù)的杀菌及杀细胞作用。第六十七页，共138页。68蒽环类抗生素的作用(zuòyòng)机制一方面分子能够沿更迭的嘌呤与嘧啶组成的DNA双链优先(yōuxiān)嵌入；另一方面是抗生素在双螺旋结构中所导致的扭曲阻止了拓扑异构酶II在将双链DNA切开，螺旋解链后，分子中的部分经切口穿过而旋转，然后封闭切口过程。这样双链的的完整性无法得到恢复，沿DNA链上留下许多断裂点。第六十八页，共138页。69２．复制(fùzhì)酶抑制剂复制酶包括(bāokuò)促旋酶、DNA聚合酶。喹诺酮类化合物与促旋酶A亚基结合。第六十九页，共138页。70３．转录(zhuǎnlù)酶抑制剂已知有许多不同(bùtónɡ)种类抗生素，特异性抑制细菌RNA聚合酶。第七十页，共138页。71这些(zhèxiē)抗生素作用的共同特点(1)原核细胞与真核细胞的RNA聚合酶不相同，这些抗生素通常只选择性地作用于原核细胞RNA聚合酶，抑制细菌生长，并不抑制真菌及哺乳动物细胞的生长。(2)对正在生长的细菌，可对其RNA合成产生特异抑制，但对DNA合成并没有直接效应。mRNA合成被阻断(zǔduàn)后几分钟，蛋白质合成亦停止。(3)由于RNA合成的暂时性中止并不具有致死作用，所以这些抗生素是抑菌作用，除非它们与酶形成不可逆的复合物。第七十一页，共138页。72利福(lìfú)霉素利福霉素是唯一的商业上上投入生产的安莎霉素，特别是利福平，在临床上广泛用作抗结核和抗葡萄球菌(pútáoqiújūn)剂。利福霉素与RNA聚合酶β亚基形成实际上不可逆的复合物。第七十二页，共138页。73第五节蛋白质合成(héchéng)抑制物通过蛋白质合成过程，遗传信息被转译出来。蛋白质合成，就是根据mRNA上的核苷酸三联体顺序决定(juédìng)的序列，将不同的氨基酸聚合。这些核苷酸顺序，同样是由特异DNA区段上的脱氧核苷酸顺序决定(juédìng)的。第七十三页，共138页。74一、蛋白质合成(héchéng)的几个阶段蛋白质合成分为两个主要过程(guòchéng)：氨基酸激活和鉴别；核糖体循环。第七十四页，共138页。751．氨基酸的激活(jīhuó)与鉴别每一种氨基酸在特异的氨酰tRNA合成酶催化下，其羧基与特异tRNA末端核苷酸的羟基形成酯键。氨基酸被激活和连接(liánjiē)在合适的tRNA上被鉴别，这个过程称为tRNA“加载”。携带有氨基酸的tRNA分子称为氨酰tRNA。在细菌中，甲硫氨酰tRNAmet的氨基酸的氨基被甲酰化，并作为聚合过程的起始物(tRNA起始物)。

第七十五页，共138页。762．原核细胞中的核糖体循环(xúnhuán)1）起始阶段2）延伸(yánshēn)阶段3）终止阶段第七十六页，共138页。771）起始(qǐshǐ)阶段mRNA上包含有起始三联体AUG在内的一个区域，结合在核糖体30S亚基上，然后与tRNA起始物结合，形成一个三元复合物。tRNA正好定位在同一三联体上。三种蛋白质，起始因子IF1、IF2、IF3，参与并保证三元复合物正确无误地形成。50S亚基结合到三元复合物，就形成了包含有一个完整核糖体的复合物。tRNA起始物和相应(xiāngyīng)的三联体定位在核糖体的被称为P的位点(新生肽链位点)。第七十七页，共138页。78起始(qǐshǐ)阶段示意图AUG核糖体30S亚基

氨酰tRNA50S亚基P的位点321起始(qǐshǐ)三联体三元(sānyuán)复合物IF1、IF2、IF3tRNAmetGTP水解为GDP提供的能量mRNA第七十八页，共138页。792）延伸(yánshēn)阶段在核糖体被称为A的位点，即氨酰tRNA位点，在延伸因子EF－Tu和EF－Ts的作用下，新的氨酰tRNA定位在邻近起始三联体的三联体上。50S核糖体亚基上的具有酶活性的组份，肽酰转移酶，催化甲酰甲硫氨酸(或后继的肽酰链)转移至占据位点的氨酰tRNA上的氨基，形成一个二肽酰tRNA。在另外一个蛋白质因子，EF－G作用下，核糖体沿mRNA转位一个密码(mìmǎ)(三个碱基)距离，结果二肽酰tRNA从A位点移依至P位点，空载的tRNA便被释放出来。这－过程循环重复，通过每次在多肽链的末端羧基上增加一个氨基酸残基，多肽链逐渐延伸。第七十九页，共138页。80延伸(yánshēn)阶段示意图A的位点二肽酰tRNAP的位点核糖体沿mRNA转位(zhuǎnwèi)一个密码距离EF－TuEF－Ts肽酰转移酶EF－GP的位点GTP水解(shuǐjiě)为GDP提供的能量A的位点第八十页，共138页。813）终止(zhōngzhǐ)阶段肽链延伸一直进行，当核糖体在mRNA上到达一个特异三联体(UAA、UAG或UGA)，即终止信号时，延伸阶段就结束。此时肽酰tRNA、核糖体和mRNA的三元复合物解离。其组成(zǔchénɡ)成分可以重新组装，并开始新链的合成。终止过程由特异蛋白质即终止因子RF1、RF2、和RF3促成。第八十一页，共138页。82终止(zhōngzhǐ)阶段示意图UAA、UAG或UGARF1RF2RF3mRNA第八十二页，共138页。83二、蛋白质合成抑制(yìzhì)物的一般特性1．蛋白质合成的短暂抑制对细胞并不致死。2．蛋白质合成的阻断，将对其他大分子合成造成复杂的影响。3．所有的生物体，其蛋白质合成过程都或多或少相同(xiānɡtónɡ)。不同的生物种类，一些组份确实有差异。第八十三页，共138页。84氯霉素对放射性同位素标记的前体物掺入生长(shēngzhǎng)细菌中DNA、RNA、蛋白质及细胞壁的效应第八十四页，共138页。85蛋白质合成(héchéng)抑制物的选择性抑制物只作用于原核细胞蛋白质合成－－活性。抑制物只作用于真核细胞蛋白质合成－－毒性抑制物对原核细胞及真核细胞的蛋白质合成均有作用－－毒性。后两类抗生素除非在渗透性方面有实质性不同(bùtónɡ)，否则不宜作为药物。对于核糖体结合位点而言，干扰核糖体P位点的抗生素，一般都且有选择性；干扰核糖体A位点的抗生素，既抑制真核细胞，又抑制原核细胞的蛋白质合成，没有特异性。第八十五页，共138页。86三、蛋白质合成抑制(yìzhì)物范例根据抗生素作用(zuòyòng)的位点，可以将它们分为三种：1.氨酰tRNA形成抑制物2.核糖体功能抑制物3.核糖体外的因子抑制物第八十六页，共138页。87木比洛菌素木比洛菌素竞争性抑制异亮氨酰tRNA合成酶。作用(zuòyòng)于G＋细菌，抑菌作用(zuòyòng)。由于木比洛菌素的亲脂性，妨碍了它透过外膜孔，所以对G－细菌缺乏有效性。木比洛菌素的作用(zuòyòng)具有选择性及无毒性，但是体内给药时，很快被代谢为无活性的形式，所以只能局部给药。第八十七页，共138页。88链霉素链霉素是杀菌抗生素，能不可逆地与核糖体30S亚基上的一个位点结合，导致A位点的破坏，阻止了氨酰tRNA正确定位，尤其是妨碍了甲硫氨酰tRNAet的结合，从而(cóngér)阻止了转录的起始。第八十八页，共138页。89链霉素作用(zuòyòng)示意图AUG核糖体30S亚基tRNA50S亚基P的位点321链霉素IF1、IF2、IF3A的位点16SRNA不可逆第八十九页，共138页。90庆大霉素庆大霉素属于氨基糖苷(tánggān)类抗生素。这类抗生素有妥布霉素、卡那霉素、阿米卡星、西索米星等。这些抗生素是杀菌作用，很可能是因为它们对靶子的亲和力极高。它们对30S亚基显了最高的亲和力，但作用位点并不同于链霉素，它们主要抑制转位。第九十页，共138页。91庆大霉素作用(zuòyòng)示意图A的位点P的位点核糖体沿mRNA转位一个(yīɡè)密码距离P的位点庆大霉素EF－G抑制(yìzhì)转位第九十一页，共138页。92四环素类四环素和16SrRNA上靠近与氨酰tRNA连接的区域(qūyù)形成可逆复合物。第九十二页，共138页。93四环素选择性作用(zuòyòng)既抑制70S又抑制80S核糖体的功能(gōngnéng)，从作用机制上看，是非选择性的。但四环素对细菌有选择性毒性，因为原核细胞中的主动转运体系能使药物特异地透过细胞，真核细胞却能主动外排这类抗生素。第九十三页，共138页。94红霉素红霉素属于大环内酯类抗生素。红霉素与50S亚基结合(jiéhé)，选择性地抑制原核细胞蛋白质合成。红霉素与23SrRNA的特异区域直接结合(jiéhé)，所导致的结构破坏效应，似乎使肽酰tRNA从核糖体上较早地解离。第九十四页，共138页。95红霉素作用(zuòyòng)示意图A的位点P的位点肽酰转移酶P的位点红霉素50S亚基离去第九十五页，共138页。96林可霉素和氯林可霉素与50S亚基结合，抑制蛋白质合成。它们仅与G＋细菌的核糖体形成复合物，而不与G－细菌的核糖体结合。它们与核糖体的结合位点至少有一部分与红霉素的重合(肽酰转移酶功能的阻断)，因而(yīnér)与红霉素有部分交叉抗性。第九十六页，共138页。97林可霉素和氯林可霉素作用(zuòyòng)示意图A的位点P的位点肽酰转移酶P的位点林可霉素氯林可霉素50S亚基第九十七页，共138页。98氯霉素作用(zuòyòng)示意图A的位点P的位点肽酰转移酶P的位点氯霉素50S亚基作用于50S亚基，抑制肽酰转移(zhuǎnyí)反应。第九十八页，共138页。99夫西地酸夫西地酸属固醇类化合物，干扰延伸因子EF－G的功能。夫西地酸能稳定三元复合物EF－G－GDF－核糖体，使核糖体的转位(zhuǎnwèi)被抑制。EF－G因子被“冷冻”在这个三元复合物中，不能再参与下一轮的转位(zhuǎnwèi)循环。第九十九页，共138页。100夫西地酸作用(zuòyòng)示意图A的位点P的位点核糖体沿mRNA转位(zhuǎnwèi)一个密码距离EF－GP的位点夫西地酸第一百页，共138页。101第六节细胞膜功能(gōngnéng)抑制物原核细胞及真核细胞都有一层细胞膜包裹着，它控制(kòngzhì)着细胞内外物质的双向流动。第一百零一页，共138页。102细胞膜结构(jiégòu)示意图第一百零二页，共138页。103不同(bùtónɡ)种属细胞膜的差异不同种类生物体，细胞膜在化学上和结构上都有相当的相似性。细菌细胞膜中不含有固醇。真菌的细胞膜主要含有麦角固醇。哺乳动物的细胞膜上主要含有胆固醇。这些抗生素的选择性一般较差，对细菌及真核细胞都有作用。因为不同种类生物体，细胞膜在化学上和结构上都有相当的相似性。由于这类抗生素缺乏专一性，通常毒性特别大，不能体内给药，只能(zhīnénɡ)限制在局部用药。第一百零三页，共138页。104影响细胞膜功能(gōngnéng)的抑制物范例１．破坏膜结构的物质破坏细胞膜超分子结构(fēnzǐjiéɡòu)，因而造成细胞内成分流失的化合物。２．离子载体作为特异离子运载体(称为离子通道)，使某些离子产生不正常的积累或排出的化合物。第一百零四页，共138页。105多粘菌素B和多粘菌素E的结构(jiégòu)多粘菌素B多粘菌素E（X=D-苯丙氨酸）（X=D-亮氨酸）这些抗生素含有一个环七肽，其上连接(liánjiē)有碱性亲水基团及亲脂链。碱性(jiǎnxìnɡ)亲水基团亲脂链第一百零五页，共138页。106多粘菌素多粘菌素（polymyxin）是发现于多粘杆菌（Bacilluspolymyxa）培养液中的抗菌性多肽，有A、B、C、D、E等五种。该家族抗生素的亲水基团与磷脂上的磷酸基形成复合物，而亲脂链可以插入脂肪链之间，因而解聚细胞膜结构。抗菌谱相互类似而范围宽广，特别对革兰氏阴性细菌作用颇强，毒性(dúxìnɡ)较弱；很可能因为它们对外膜的亲相力高于细胞质膜。口服时不能吸收，第一百零六页，共138页。107多烯类抗生素这类物质的结构特点(tèdiǎn)是一条亲脂链通过内酯键闭合成环。链上有一个亲脂区域和一个亲水区域。第一百零七页，共138页。108两性霉素B亲脂区域(qūyù)(七烯)亲水区域(qūyù)(一系列羟基)本品是从链霉菌(Streptomycesnodosus)的培养液中分离而得的一类多烯类抗真菌药。临床上用于治疗严重的深部真菌引起的内脏或全身感染，毒性(dúxìnɡ)较大。第一百零八页，共138页。109制菌霉素亲脂区域(qūyù)(四个共轭双键,丁烯)亲水区域(qūyù)(一系列羟基)它是多烯类抗真菌药，具广谱抗真菌作用(zuòyòng)，对念珠菌属的抗菌活性高。外用治疗霉菌性阴道炎。第一百零九页，共138页。110多烯类抗生素作为(zuòwéi)抗真菌剂亲脂区域对膜上的固醇有极高的亲和力。多烯类抗生素对麦角固醇(真菌细胞膜上的固醇)的亲和力比胆固醇(动物(dòngwù)细胞膜上的固醇)高，因而作为抗真菌剂。第一百一十页，共138页。111２．离子载体这类抗生素作为离子载体，与阳离子形成脂溶性复合物，或者形成亲脂性细胞(xìbāo)膜的孔，使得阳离子能通过细胞(xìbāo)膜。后果是：①细胞(xìbāo)内积累阳离子；②阳离子不正常流失；③环境中的阳离子被螯合，使得细胞(xìbāo)无法利用它们。第一百一十一页，共138页。112(1)静态(jìngtài)离子传导通道这类分子能够将其自身插入到细胞膜结构中，形成孔，因而可诱导阳离子从细胞内渗漏。这些抗生素缺乏原核(yuánhé)－真核细胞特异性，因而不能用作体内的抗菌药物。第一百一十二页，共138页。113短杆菌肽A分子(fēnzǐ)作用示意图两个(liǎnɡɡè)15肽的短杆菌肽A分子排列形成跨细胞膜孔道。短杆菌肽对某些G＋细菌明显，在一些国家作为局部给药使用。数字(shùzì)指示多肽上的15个氨基酸；M＋代表金属离子。M＋细胞内细胞外第一百一十三页，共138页。114(2)动态(dòngtài)离子载体这类分子能够与离子形成复合物，穿过细胞膜，因而可以诱导特异阳离子不正常(zhèngcháng)的跨细胞分布。动态离子载体分为：环缩肽、聚醚类、含铁抗生素。第一百一十四页，共138页。115a．环缩肽这类抗生素的典型代表是缬氨霉素，由六个氨基酸和六个羟基酸相互更迭连接成一个环。立体化学构型为D和L构型相互更迭的单位。如此排列形成的空间结构为一个相当刚性的环，酯羰基形成一个内部球形结构，能特异(tèyì)地容纳K＋离子，从而能排空细胞内的K＋，因此干扰了细胞内依赖K＋的酶反应。氨基酸羟基(qiǎngjī)酸LDDL第一百一十五页，共138页。116b．聚醚类含有四氢呋喃或四氢吡喃环的线性分子，其醚氧原子的排列方式使它们能与K＋和Na＋形成复合物。这类抗生素的典型代表是莫能星，作为球虫病杀虫剂和动物(dòngwù)、鸟类生长促进剂，被广泛使用。第一百一十六页，共138页。117c.含铁抗生素去铁胺由链球菌（Streptomycespilosus）的发酵液中提取的天然物，羟肟酸基团与游离或蛋白结合的3价铁(Fe3+)和铝（Al3+）形成稳定、无毒的水溶性铁胺和铝胺复合物，由尿排出。本品能清除铁蛋白和含铁血黄素中的铁离子，主用于急性(jíxìng)铁中毒的解救药。第一百一十七页，共138页。118第八节抗生素作用(zuòyòng)的选择性一个抗生素必须(bìxū)具有选择性作用机制，只能破坏细菌而不破坏宿主细胞（选择性毒性）。第一百一十八页，共138页。119一、选择性的进化(jìnhuà)基础抗生素的选择性作用来自于进化过程细胞在不改变基本功能的前体下，其结构与生物学上的变化。从进化上看，可以将生物体细胞分为(fēnwéi)主要两个大类：原核细胞及真核细胞。第一百一十九页，共138页。120第一百二十页，共138页。121二、原核细胞(xìbāo)、真核细胞(xìbāo)选择性的细胞(xìbāo)和分子基础与抗生素作用的选择性的因素有关：1.通透性差异。2.抗生素所作用的微生物的基本结构或代谢过程，在动物细胞中不存在。3.在不同种类细胞中结构不同而发挥(fāhuī)相同功能的酶，抗生素对这些酶的亲和力不一样。第一百二十一页，共138页。122１．通透性差异(chāyì)通道性差异的产生，主要是因为有些物质需要特异的转运体系才能跨过细胞膜，而这些特异的转运体系，在不同(bùtónɡ)的生物体中可能并不相同。例如四环素对细菌有选择性毒性，因为原核细胞中的主动转运体系能使药物特异地透过细胞。第一百二十二页，共138页。1232．细菌中特有的基本结构(jiégòu)或代谢过程，

高等生物体没有（1）细胞壁微生物体与哺乳动物的一个根本性差别(chābié)在于微生物细胞有细胞壁－－刚性外壳，保护细胞抵抗胞内高渗透压而不致破裂。细菌和真菌的细胞壁在化学组成和物理结构上都有根本性差异。有的抗生素特异地抑制细菌细胞壁合成，对真菌、酵母和动物细胞显然没有活性。第一百二十三页，共138页。124（2）细胞膜不同的生物种类的细胞膜的结构与功能都具有实质性的相似之处。但是，也存在一些小的不同之处。例如，细菌细胞膜中不含有固醇；真菌(zhēnjūn)的细胞膜主要含有麦角固醇；哺乳动物的细胞膜上主要含有胆固醇。多烯类抗生素对真菌(zhēnjūn)细胞膜中的麦角固醇亲和力强，对哺乳动物的细胞膜的胆固醇亲和力弱。细菌细胞膜中不含有固醇，对这些抗生素也就不敏感。第一百二十四页，共138页。125（3）代谢(dàixiè)方面微生物与高等生物体在代谢方面也存明显差别，尤其是许多种类的氨基酸和辅酶只在微生物体和植物体中合成，因而作用于这些生物合成过程的抗生素也会显示选择性作用。磺胺药、甲氧苄啶对人和动物的毒性很小。因为人体可以从植物中摄取二氢叶酸，因此(yīncǐ)不受磺胺类药物的影响。甲氧苄胺嘧啶对人和动物的二氢叶酸还原酶亲和力比对微生物的亲和力弱10,000~60,000倍。第一百二十五页，共138页。1263．对酶的亲和力差异(chāyì)在原核细胞(xìbāo)和真核细胞(xìbāo)中，有许多在代谢中起相似作用的酶，在结构上可能很不相同。比较典型的例子有RNA聚合酶，在细菌中只有一种，在真核细胞(xìbāo)中就有三种；蛋白质合成中的延伸因子，在细菌、真菌、哺乳动物细胞(xìbāo)中都不相同。正是这些结构上的差异，有些抗生素对某一类生物体中的酶具有较高的亲和力，但根本