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抗生素科普
1 什么是抗生素？
抗生素是指能够杀死或抑制细菌生长的药物。
它们通常是从微生
物中提取的，如细菌，真菌和链霉菌。
2 抗生素的历史
抗生素的历史可以追溯到20世纪初。
英国生物化学家亚历山
大·弗莱明发现了一种名为青霉素的细菌，该菌能杀死常见的病原菌。
然而，弗莱明很快发现，细菌会逐渐变得抗拒青霉素，因此他转而研
究其他抗生素。
3 抗生素的种类
目前，有数百种抗生素。
广谱抗生素，如头孢菌素和青霉素，可
以杀死许多种不同类型的细菌，而狭谱抗生素，如红霉素，只能杀死
特定类型的细菌。
4 抗生素的使用
抗生素只对细菌感染有效，不能对病毒感染有效。
当医生诊断出
细菌感染后，就会开具抗生素处方。
患者必须按照医生的指示使用抗
生素，通常要使用完整个疗程，这有助于杀死所有的细菌并避免抗生
素耐药性。
5 抗生素的副作用
抗生素与其他药物一样，也会产生副作用。
常见的副作用包括腹泻，呕吐，头痛和过敏反应等。
罕见的副作用包括肝脏和肾脏损伤。
6 抗生素的问题
抗生素耐药性已经成为全球关注的重要问题。
过度使用抗生素会导致细菌变得更加顽强，从而对抗生素产生耐药性。
这意味着抗生素会在治疗过程中变得无效，给医生治疗感染带来困难。
因此，人们应该在使用抗生素时谨慎，避免不必要的使用。
总之，抗生素是一种重要的药物，可以有效地治疗细菌感染。
然而，人们应该注意抗生素的使用和副作用，并避免不必要的使用，以减少抗生素耐药性的风险。
农用抗生素一、农用抗生素概述要了解农用抗生素不得不从抗生素开始，我们都离不开抗生素，列举常用抗生素。
抗生素的发现是人们研究微生物拮抗关系的结果，微生物在其生活环境中常分泌一些物质，与其它微生物发生寄生作用、竞争作用和抗生作用。
目前，虽然已有人工化学合成的抗生素和从高等动植物组织中提取的抗生素，但是抗生素的最主要来源仍然是微生物。
细菌、放线菌和真菌都是能产生抗生素，其中尤以放线菌最为突出，它所产生的抗生素种类最多，实用价值也最大。
随着抗生素事业的不断扩大，除了医疗用途外，抗生素在农业上的应用也获得迅速发展，特别是50年代以来，由于公共卫生和环境保护的要求，使高效、低毒、无残毒的农用抗生素，作为植物保护剂的要求不断增长，受到世界各国的普遍重视，成为当代微生物农药研究工作中迅速发展的一个重要方面。
1.农用抗生素的概念抗生素antibiotics在日常生活中早已为人们所熟知，它是青霉素、链霉素、土霉素、卡那霉素等一类物质的总称。
它是由微生物生命活动过程中所产生的一类特殊的次生代谢产物。
微生物产生的次生代谢产物实际上包括很多小分子化合物，如抗生素、色素、生物碱、毒素等。
而抗生素是其中具有特异性抗菌作用的一类次级代谢产物，即在有效浓度很低的情况下，通过生物化学的作用，能够选择性地抑制某些生物的生长和代谢活动，甚至杀死它们，而对产生菌本身则没有或很少有影响的一种化学物质。
在不同的研究时期，不同的学科，抗生素有不同的含义。
早在1942年，美国学者Waksman曾给抗生素下过这样的定义：“抗生素是微生物在新陈代谢过程中产生的、具有抑制它种微生物生长或代谢作用的化学物质。
”但是随着抗生素研究工作的进展和领域的日益扩大，上述抗生素的定义显然就很难确切地概括抗生素这个名词的含义了。
所以，随着对抗生素认识逐步深化，人们对抗生素这个术语也曾一再做过补充和修改，但是，由于抗生素牵涉到很多学科和领域，所以它的定义应该从各种角度来考虑。
生物化学中的抗生素与抗菌机制抗生素是一类能够抑制细菌生长或杀死细菌的化学物质，它在现代医学和兽医学中被广泛应用来治疗各种细菌感染疾病。
抗生素按照其来源和治疗谱可以分为天然抗生素、半合成抗生素和全合成抗生素。
其中，天然抗生素是从真菌、细菌、植物等自然物质中提取得到的，如青霉素、庆大霉素等；半合成抗生素是在天然抗生素的基础上经过化学改造或合成得到的，如阿莫西林、头孢菌素等；全合成抗生素则是完全通过人工合成的，如氟喹诺酮类抗生素等。
抗菌机制是抗生素发挥作用的生物化学过程，其主要包括以下几种方式：一、靶点抑制：抗生素能够与细菌特定的靶点结合，干扰靶点的功能从而影响细菌生长和繁殖。
比如，β-内酰胺类抗生素通过抑制细菌细胞壁合成酶（靶点）的活性，阻碍了细菌细胞壁的合成，导致细菌死亡。
二、膜破坏：某些抗生素能够破坏细菌细胞膜的完整性，导致细菌细胞内外物质交换受阻，细菌失去生存能力。
例如，多肽类抗生素通过破坏细菌细胞膜的结构，使细菌发生渗透性改变，导致细菌死亡。
三、核酸损伤：部分抗生素会影响细菌的核酸合成和修复，导致细菌遗传物质的损伤和突变，最终导致细菌死亡。
例如，喹诺酮类抗生素通过结合细菌DNA酶抑制DNA的复制和修复，阻碍细菌的遗传信息传递。
四、代谢干扰：一些抗生素可以干扰细菌的代谢途径，阻碍细菌正常的营养摄取和代谢过程，导致细菌能量耗尽无法生存。
例如，氨基糖苷类抗生素会与细菌核糖体结合，阻碍蛋白质合成，从而导致细菌死亡。
总的来说，抗生素与抗菌机制是一系列复杂的生物化学反应过程，不同种类的抗生素通过不同的机制作用于细菌，最终实现了对细菌的生长和繁殖的控制和杀灭。
在临床应用和药物研发中，深入理解抗生素与抗菌机制的关系，有助于更好地选择合适的抗生素药物治疗细菌感染疾病，同时也为新型抗生素的研发和创新提供了理论和实践基础。
生物化学中的抗生素与抗菌机制，是一个充满挑战和机遇的领域，也是医学和生命科学领域中的重要研究内容。
一、发现
一类微生物抑制或杀死其他种类微生物的作用称为拮抗作用。
拮抗作用是微生物界的普遍现象，早在微生物发现之前，人们已经利用拮抗作用治病，如我国人利用豆腐上的霉治疗疮，美洲人用发霉的面包治疗伤口化脓等。
随着微生物学的发展，人们认识到了拮抗作用的本质，开始有意识地研究。
本世纪初，已经分离出多种抗生素，但其效率不高，毒性较大，没有实用价值。
1929年，英国人Flemming在培养葡萄球菌时，发现从空气中落到培养基上的一种青霉菌能抑制其周围的葡萄球菌生长。
他进一步研究发现青霉菌分泌一种抗菌物质，能抑制葡萄球菌生长，于是把它命名为青霉素。
他没有进行动物试验，青霉素也没有用于临床。
直到1940年，牛津大学研究小组提出“青霉素是一种化学治疗剂”，才将它应用于临床。
同年，瓦克斯曼发现链霉素，抗生素时代开始，陆续发现了许多抗生素，成功地治疗了肺炎、结核等传染病，使人类寿命显著提高。
此后三十年间，发现的抗生素有数千种，有上百种被广泛应用，抗生素已经成为一个独立的工业部门。
二、概念
抗生素是能以低浓度抑制或影响活的机体生命过程的次级代谢产物及其衍生物。
抗生素的概念是不断扩大的，最初只包括对微生物的作用，现在已经有抗肿瘤、抗真菌、抗病毒、抗原虫、抗寄生虫以及杀虫、除草的抗生素。
近年来把来源于微生物的酶抑制剂也包括在抗生素中，总数已超过9000种。
三、作用机理
（一）作用特点
1.选择性作用一种抗生素只对一定种类的微生物有作用，即抗菌谱。
青霉素一般只对革兰氏阳性菌有作用，多粘菌素只对革兰氏阴性菌有作用，它们的抗菌谱较窄。
氯霉素、四环素等对多种细菌及某些病毒都有抑制作用，称为广谱抗生素。
2.选择性毒力抗生素对人和动物的毒力远小于对病菌的毒力，称为选择性毒力。
通常抗生素可在极低浓度下有选择地抑制或杀死微生物。
选择性毒力是化学治疗的基础。
3.耐药性细菌在抗生素的作用下，大批敏感菌被抑制或杀死，但也有少数菌株会调整或改变代谢途径，变成不敏感菌，产生耐药性。
A.机理：
a.酶促破坏：如β-内酰胺酶（青霉素酶）使青霉素水解，氨基环醇类抗生素常被钝化，如磷酸化、酰苷酰化、N-乙酰化等。
b.细菌改变敏感部位：链霉素通过与30S亚基结合而抑制蛋白质合成，某些细菌小亚基上的蛋白发生突变，不与链霉素结合，产生耐药性。
c.降低细胞膜的通透性：细菌可以合成抗生素透过的阻碍物，可以发生突变使抗生素不被转运，也可以产生将抗生素运出体外的拮抗系统。
B.产生与传播：耐药性的产生是由于突变造成的，抗生素的作用是将未突变的微生物杀死，从而使突变体被选择出来。
有些耐药性基因位于抗性质粒上，可以通过细菌的接合而传播。
C.对策：除寻找新的抗生素以外，在临床上应该合理使用抗生素，避免滥用，防止耐药菌的产生。
也可通过耐药机理的研究寻找对策，如用抑制剂抑制青霉素酶。
（二）作用机理
1.抑制核酸的合成有些抗生素可抑制核酸的合成，其抑制机理是多种多样的。
例如，博莱霉素可引起DNA链的断裂；丝裂霉素C能与DNA形成交联，抑制DNA的复制；利福霉素则通过与细菌RNA聚合酶的结合来抑制转录反应。
2.抑制蛋白质的合成蛋白质的合成十分复杂，因此抑制的作用点也很多。
（1）抑制氨基酸的活化。
例如，吲哚霉素是色氨酸的类似物。
（2）抑制蛋白质合成的起始。
如氨基环醇类抗生素。
链霉素与小亚基结合。
（3）抑制肽链的延伸。
如四环素，封闭小亚基的氨酰位点。
氯霉素主要是与细菌核糖体的50S亚基结合而抑制肽酰基转移反应。
（4）使翻译提前终止。
如嘌呤霉素。
3.改变细胞膜的通透性多肽抗生素如多粘菌素E、短杆菌素S等具有表面活性剂的作用，能降低细菌细胞膜的表面张力，改变膜的通透性，甚至破坏膜的结构。
这样细胞内物质外泄，使细菌死亡。
4.干扰细胞壁的形成青霉素、头孢菌素等可干扰细胞壁的形成，使细菌变
形，甚至破裂、死亡。
5.干扰细菌的能量代谢。
如抗霉素A、寡霉素等，是氧化磷酸化的抑制剂。
四、来源
（一）微生物来源
抗生素的来源广泛，但最主要的是微生物，特别是土壤微生物，占70％左右。
有应用价值的抗生素几乎都是微生物产生的。
1.放线菌目是抗生素的主要来源，已知的抗生素中有45％是放线菌产生的。
其中主要集中在链霉菌属，其次是小单孢菌属和诺卡氏菌属。
此外，近年来有许多新抗生素来源于这三个属以外，即所谓稀有放线菌属。
链霉菌属发现最早，研究最多，常见的链霉素、土霉素、四环素等都来自链霉菌属。
2.细菌对细菌的研究比放线菌长，但一直因为毒性较大而应用不多。
芽孢杆菌属的多粘芽孢杆菌和枯草杆菌，假单孢菌属的绿脓杆菌和肠道细菌是主要来源。
芽孢杆菌产生的多数是肽类，如多粘菌素和短杆菌肽等。
其中多粘菌素类是重要的抗革兰氏阴性细菌的抗生素之一。
这些抗生素肾毒性较大，主要作为局部用药。
3.真菌主要来自不完全菌纲曲霉菌科的青霉属和曲霉属，以β内酰胺类为主。
（二）非微生物来源
植物中，长春花碱等用于抗肿瘤，从卫矛科植物中提取出的美登素对有丝分裂有显著的抑制作用。
近年来，人们开始从海洋生物中寻找抗生素。
从海绵动物门中得到了多种新颖独特的抗微生物、抗肿瘤、抗病毒的化合物，如具有抗病毒作用的核苷类化合物等。
此外，化学诱变、基因工程技术等技术已经用于菌种改良，半合成抗生素已经大规模生产。
