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鱼病知识:抗生素的抗菌机理

2019-05-27 21:46

  中国水产频道报道,抗生素作为一种抗菌药物,其功劳不言而喻,今天小编就给大家分享一下抗生素功劳—抗菌背后的分子机理,主要引用信息如下:


鱼病知识:抗生素的抗菌机理


  一、抑制肽聚糖合成


  肽聚糖是所有细菌细胞壁的重要组成成份,约占革兰氏阳性菌重量的50%,约占革兰氏阴性菌重量的10-20%。肽聚糖聚合物对细菌的形状,抗机械力强度和细菌细胞完整性具有重要作用。抗生素阻断肽聚糖的合成,可以导致细菌形态改变,细胞壁变得脆弱,最终裂解而死亡,如β-内酰胺类(青霉素、头孢菌素、单环β-内酰胺类、碳青霉烯类)和糖肽类(万古霉素、替考拉宁、特拉万星)。肽聚糖生物合成可分为三个阶段(下图所示):第一阶段在细胞质中合成前体物,第二阶段在细胞膜上,前体物在脂质载体分子(称为脂质II)上逐步耦合,并从细胞质运输到细胞壁,第三个阶段发生在细胞壁,前体物被整合到现有的肽聚糖中。不同抗生素可在各个阶段抑制肽聚糖的合成,从而完成抑菌、杀菌作用。


鱼病知识:抗生素的抗菌机理


  1、胞质阶段抑制肽聚糖合成


  UDP-N-乙酰葡萄糖胺(UDP-G)和UDP-NAMA五肽(UDP-M-五肽)是在细胞质中合成的肽聚糖的两个前体物。丙酮酸转移酶将磷酸烯醇丙酮酸盐(PEP)中的3碳丙酮酸片段添加UDP-G,从而形成UDP-M,而磷霉素作为PEP的类似物,可以抑制这一过程,从而抑制肽聚糖的合成。环丝氨酸与丙酮酸转移酶的磷酸嘧啶辅助因子共价结合,有效防止其形成D-丙氨酰-D-丙氨酸,从而抑制肽聚糖的合成。


  2、肽聚糖组装阶段抑制肽聚糖合成


  UDP-G和UDP-M-五肽在各自UDP分子的作用下将M-五肽和G转移至十一碳二烯磷酸酯(一种疏水性的脂质载体,称做lipid II),形成二糖五肽分子,转糖基酶将二糖五肽分子结合到细胞壁的线状多糖中,从而完成肽聚糖的合成,而糖肽类抗生素与五肽末端的D-丙氨酰-D-丙氨酸形成5个氢键紧密结合,从而阻止转糖基酶的转移作用达到抗菌的效果。


  3、抑制肽聚糖交联


  位于细胞质膜外表面的转肽酶将线性多糖肽链与细胞壁中的成熟肽聚糖交联起来,形成新的肽聚糖,β-内酰胺类抗生素模拟了D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构,与转肽酶发生反应,从而抑制肽聚糖合成。


鱼病知识:抗生素的抗菌机理


  二、影响核酸代谢


  活细胞系统将与它们的生长、分裂和生存相关的遗传信息存储在DNA中,细胞生命过程的本质是将这些信息转换成细胞的结构和功能元素。DNA不仅能够精确地自我复制、分离到子细胞,而且能够准确地转录并最终翻译成蛋白质。多种抗生素可作用于核酸代谢过程:


  1、影响叶酸代谢


  所有活细胞需要四氢叶酸(叶酸还原成四氢叶酸)为碳源参与核酸的生物合成,叶酸在叶酸还原酶和辅助因子NADPH作用下形成二氢叶酸,二氢叶酸在叶酸还原酶和辅助因子NADPH作用下形成四氢叶酸,甲氧苄氨嘧啶可与二氢叶酸还原酶竞争性结合,磺胺类药结构类似于对氨基苯甲酸,抑制其参与蝶酸形成,从而影响叶酸代谢。


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  2、影响染色体结构


  在DNA复制和蛋白质合成过程中,双链DNA需要解开成单链结构,在细菌中是由称为DNA旋转酶或DNA拓扑异构酶完成,喹诺酮类和氟喹诺酮类抗生素通过与酶的A亚基结合而抑制这种酶活性,导致细菌无法复制甚至合成蛋白质。硝基呋喃类和硝基咪唑类可以直接导致DNA双链断裂,达到抑菌效果。


  3、影响DNA转录


  DNA转录需要RNA聚合酶,由两个α,一个 β和一个β’蛋白组成RNA聚合酶核心,σ因子连接到核心,并与启动子区域结合,作为转录起始信号。而利福平可以与β蛋白结合,抑制转录起始。非达霉素可作用与RNA聚合酶其他位点,抑制转录。


  4、影响蛋白合成


  mRNA的翻译不仅是将遗传信息翻译成多肽序列,还需要翻译后折叠、修饰和组装成功能性蛋白。蛋白质合成过程,涉及到核糖体、mRNA、tRNAs和其他辅助蛋白的参与,不同组份会有不同抗生素的抑制作用,如氨基糖苷类(链霉素、卡那霉素、庆大霉素等),四环素,氯霉素,大环内酯类(红霉素),氮杂内酯(阿奇霉素),恶唑烷酮类(利奈唑胺),链阳霉素类(奎奴普丁和达福普丁),林可酰胺类(克林霉素),截短侧耳素(瑞他帕林),褐霉素,莫匹罗星。


  小结:抗生素作用机理,针对于细菌的生理进程,我们用药,当然也应该具有针对性—对症用药!


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