氨基甙類的抗菌作用機(jī)制是阻礙細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成。許多基本成分如活化氨基酸,轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸(tRNA),信息核糖核酸(mRNA),酶Mg2+,始動(dòng)因子(F1,F(xiàn)2,F(xiàn)3),ATP,GTP等都參與了蛋白質(zhì)合成(圖40-1)。
30s、50s表示組成核蛋白體的兩個(gè)亞基;A、P分別表示A位、P位,F(xiàn)1,F(xiàn)2,F(xiàn)3,為始動(dòng)因子;R表示終止因子;aa1、aa2、aa3-tRNA表示tRNA1、2、3攜帶三種不同的活化氨基酸;表示tRNa上面三個(gè)小點(diǎn)表示反密碼,它能翻譯mRNA上相應(yīng)的密碼;mRNA上的1、2、3、T表示四個(gè)密碼,T為終止密碼,即停止合成的密碼,T前可能有許多密碼,為圖示簡便,僅順序標(biāo)出在T前的三個(gè)密碼。每個(gè)密碼包括三個(gè)核苷酸,稱為三聯(lián)密碼。
細(xì)菌蛋白質(zhì)合成分為三個(gè)階段:①起始階段30S亞基與新生成的mRNA結(jié)合成mRNA-30S復(fù)合物,然后接上第一個(gè)氨基酰-tRNA(即甲酰蛋氨酰-tRNA),接在相當(dāng)于50S的P位,稱為30S起始復(fù)合物,后者很快與50S亞基結(jié)合成70S起始復(fù)合物。②肽鏈延長階段新的氨基酰-tRNA按mRNA的密碼要求進(jìn)入核蛋白體50S亞基的A位上,此時(shí)P位上的甲酰蛋氨酰或以后合成的肽鏈經(jīng)肽酰轉(zhuǎn)移酶的作用,基羧基與A位新接上的氨基酸的氨基結(jié)合而形成肽鏈。此時(shí),在P位上的tRNA被釋放回到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)其他相應(yīng)的氨基酸,核蛋白體30S亞基上的mRNA發(fā)生移位,把帶有肽鏈的tRNA從A位移至P位。空出的A位又接受新的氨基酰-tRNA,如此反復(fù)使肽鏈不斷延長。③終止階段mRNA上出現(xiàn)終止信號時(shí),表示蛋白質(zhì)合成已結(jié)束,此時(shí)釋放因子(R)進(jìn)入A位,使肽鏈釋放,tRNA及mRNA與核蛋白體分離,核蛋白體70S又解離為30S與50S亞基,重新參與蛋白質(zhì)合成。
氨基甙類能影響蛋白質(zhì)合成的許多環(huán)節(jié):①起始階段,抑制70S始動(dòng)復(fù)合物的形成,②選擇性地與30S亞基上靶蛋白結(jié)合(如P10),使mRNA上的密碼錯(cuò)譯,導(dǎo)致異常的、無功能的蛋白質(zhì)合成;③阻礙終止因子(R)與核蛋白體A位結(jié)合,使已合成的肽鏈不能釋放并阻止70S核蛋白體的解離,最終造成菌體內(nèi)核蛋白體的耗竭。此外,氨基甙類通過離子吸附作用附著于細(xì)菌體表面造成胞膜缺損致使胞膜通透性增加,細(xì)胞內(nèi)鉀離子、腺嘌呤核苷酸、酶等重要物質(zhì)外漏,從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。氨基甙類與β內(nèi)酰胺類都是殺菌藥,但它與后者不同,對靜止期細(xì)菌有較強(qiáng)的作用。
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