有些抗生素，如放线菌素、丝裂霉素(自力霉素)、光神霉素(光辉霉素)、亚德里亚霉素和色霉素A3等能和DNA结合，使DNA失去模板功能，从而抑制它的复制和转录。这些抗生素起着DNA模板功能的抑制剂作用。另一些抗生素，像利福霉素、利福平和利链菌素等是通过与细菌RNA聚合酶的结合而抑制转录的起始。 2、抑制蛋白质的合成
蛋白质的生物合成——翻译，在细胞代谢中占有十分重要的地位。真核细胞与原核细胞的蛋白质合成机理大同小异。线粒体与叶绿体的蛋白质合成与原核细胞更为相似。蛋白质合成的部位在核糖体上。原核细胞的核糖体为70S的颗粒，它由30S和50S两个亚基组成。真核细胞的核糖体为80S，它由40S和60S两个亚基组成。线粒体内的核糖体大小差异较大，高等生物线粒体的核糖体为50S和60S，其亚基也相应不同。人线粒体的核糖体亚基为45S和35S。mRNA是蛋白质合成的模板。蛋白质合成大体上可分为4个阶段：①氨酰—tRNA的合成：第一步氨基酸的活化；第二步活化氨基酸的转移；②肽链合成的起始；③肽链的延长；④肽链合成的终止。
细胞内蛋白质合成系统是十分复杂的，环节很多，除核糖体外，涉及蛋白质合成的大分子不下一百种，包括mRNA、tRNA、活化酶和蛋白因子等，因此，抗生素抑制蛋白质合成的作用点也是十分不相同的。主要有以下几个方面：（1）抑制氨酰—tRNA的形成，（2）抑制蛋白质合成的起始，（3）抑制肽链的延长，（4）抑制蛋白质合成的终止 3、改变细胞膜的通透性
多肽类抗生素如多粘菌素E、短杆菌肤S等都具有表面活性剂的作用，能降低细菌细胞膜的表面张力，因而改变了细胞膜的通透性，甚至破坏膜的结构。结果使氨基酸、单糖、核苷酸和无机盐离子等外漏，影响细胞正常代谢，致使细菌死亡。
多烯类抗生素，如制霉菌素、两性霉素等能选择性地作用于含固醇的膜的微生物。显然多烯类抗生素的作用是由于它们与固醇具有亲和力，因此能和这些微生物的膜结合，结合程度与膜的固醇含量成正比。结合后形成膜—多烯化合物，引起细胞质膜的通透性改变，导致胞内代谢物的泄漏。
某些抗生素如缬氨霉素、短杆菌肽A等是脂溶性物质，它们能结合并运载特定的阳离子通过双脂层膜，很像膜系统上的离子载体，因此称它们为离子载体抗生素或转运离子抗生素。充当K+离子载体的抗生素还有大四环族抗生素如无活菌素和单活菌素等。
短杆菌肽A能形成通道横贯双脂层膜。被转运的离子从膜的一侧进入通道，经过它扩散到膜的另一侧。发生离子转运时这种抗生素(通道)本身不需要移动。 短杆菌肽A除能跨膜转运K+外，还能转运Na+和几个其他的一价阳离子。
由于离子载体抗生素增加线粒体膜对H+、K+或Na+的通透性，为维持线粒体内正常的K+浓度就必须使泵入K+的速度与流出速度平衡。这样使得线粒体消耗能量用于泵人K+，而不是用来形成ATP，因此抑制了氧化磷酸化作用。 4、干扰细胞壁的形成
青霉素、头孢菌素、杆菌肽、D—环丝氨酸、磷霉素和万古霉素等对细菌细胞壁合成具有抑制作用。但它们抑制生物合成的环节和方式可以不同。 在青霉素的影响下，大肠杆菌发生变形。细菌的外形决定于细胞壁的完整性，细菌的变形是细胞壁受损的结果。由于青霉素专门作用生长时期的细菌，可见青霉菌的作用是抑制新的胞壁形成，而不是破坏已经形成的细胞壁。细胞壁的合成受到抑制后，细菌的抗渗透压能力降低；引起菌体变形，破裂而死亡。
青霉素干扰细胞壁的形成主要是抑制粘肽合成的最后一步，即转肽作用。转肽酶正常情况下是先与底物五肽侧链倒数的第二个D—丙氨酸残基形成酰基中间物然后发生转肽反应。现已证明青霉素内酰胺环上的高反应性肽键受到酶活性部位上丝氨酸残基的羟基的亲核攻击形成了共价键。产生的青霉噻唑酰基—酶复合物是无活性的。并且不再发生脱酰基作用，因此青霉素抑制转肽酶是不可逆的。
青霉素之所以成为转肽酶的特异而有效的抑制剂是因为青霉素是转肽酶的底物之一的酰基-D-Ala-D-Ala的结构类似物。青霉素的低毒性是由于它具有高度特异性的缘故。还不知道人体内有哪个酶能识别D-Ala-D-Ala的结构，正因为这样，青霉素并不干扰人体的酶系统。它选择性地作用于细菌并引起溶菌作用，但几乎不损害人和动物的细胞，所以青霉素是一种比较理想的抗生素。
有些抗真菌的抗生素也是通过抑制细胞壁的合成而起抗菌作用的。酵母和丝状真菌的细胞壁主要成分是葡聚糖、甘露聚糖、甲壳质、蛋白质和脂质。其中甲壳质在化学性质上类似于细菌的粘肽多糖链部分。甲壳质的生物合成是由单一的酶---甲壳质合成酶催化的。这个酶催化NAG从UDP转移到增长的甲壳质上。很多作为抗病原真菌的和杀虫剂的抗生素，多半都具有抑制甲壳质生物合成的作用。
有些抗生素是作用于能量代谢系统，特别是作用于氧化磷酸化反应，这类抗生素有抗霉素A、寡霉素和短杆菌肽S等，抗霉素A是呼吸链的电子传递系统的抑制剂，它抑制细胞色素b与细胞色素c1之间的电子传递。短杆菌肽S和缬氨霉素是拆开电子传递和磷酸化的解偶联剂。在这些抗生素的作用下，呼吸照常进行，但不生成ATP。寡霉素
抑制线粒体的ATP酶。
还有一些抗生素作为抗代谢物，在结构上与初级代谢物相关，具有竞争性或非章争性抑制物的性质。这些抗生素可以分别作为氨基酸的拮抗物、核苷的类似物或维生素的抗代谢物。 （六）细菌对抗生素耐药性的生物化学机制
在某些细菌群体中，耐药性的传播主要是某种遗传特征的传播，耐药性遗传问题有两个方面，一是这些基因的性质和来源，二是这些基因从一个菌株传播到另一个菌株。细菌耐抗生素的生化机制主要有3种类型：①产生导致抗生素失效的酶，②改变对抗生素敏感的部位，③降低细胞透过抗生素的能力。
1、耐药菌产生导致抗生素失效的酶
（1）β-内酰胺环的破裂导致β-内酰胺类抗菌素的失效。
有些革兰氏阳性和阴性细菌能产生水解β-内酰胺类抗生素(青霉素族和头孢菌素族)的β-内酰胺环的β-内酰胺酶，致使这类抗生素失去活性。革兰氏阳性细菌中β-内酰胺酶是诱导酶而且是胞外酶，而革兰氏阴性细菌中β-内酰胺酶是组成酶，一般是胞内酶。某些革兰氏阴性细菌如大肠杆菌和变形杆菌的β-内酰胺酶也是诱导酶。在某些细菌中，产生β-内酰胺酶的基因存在于质粒，这一基因存在于质粒的耐药决定因子中。同样某些革兰氏阴性细菌的R因子(能通过接合进行耐药性转移的细菌质粒)也常有β-内酰胺酶标记的基因除存在于质粒外，某些细菌内也存在于染色体中。已有足够的证据说明，β-内酰胺酶的基因早在使用青霉素和头孢菌素之前已存在于细菌中。 （2）乙酰化导致氯霉素的失效
耐氯霉素的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌耐药标记都在质粒中。氯霉素在这些耐药菌内经乙酰化转变为乙酰和1，3—二乙酰衍生物。引起氯霉素乙酰化的酶是氯霉素乙酰转移酶。此酶在金黄色葡萄球菌中是诱导酶，而在大肠杆菌中是组成酶。
（3）磷酸化、腺苷酰化或N—乙酰化导致氨基环醇类抗生素的失效
带有R因子的革兰氏阴性细菌之所以耐氨基环醇类抗生素，是由于这些药物的酶促钝化。钝化作用可分3种类型：①磷酸化，由磷酸转移酶催化，磷酸供体是ATP；②腺苷酰化，由腺苷酰转移酶催化；③N—乙酰化，由乙酰基转移酶催化。磷酸化和腺苷酰化在-OH基上进行，而乙酰化在-NH2上进行。 ２、耐药菌改变对抗生素敏感的部位
链霉素由于核糖体30S亚基中的S12蛋白质的改变而产生耐药性。S12蛋白质的两个部位发生单一氨基酸置换，这种置换是由于染色体基因突变的结果。S12蛋白质中氨基酸的置换引起30S亚基结构的改变，因而不再能与链霉素结合，这样链霉素也就不能抑制蛋白质的生物合成而起抑菌作用。 3、耐药菌降低细胞透过抗生素的能力 细胞通透性降低的原因可能有：①合成一种通透障碍物。对某一种抗生素，革兰氏阴性细菌比阳性细菌不敏感，②由于耐药菌基因突变影响通透系统的某一部分，因而使转运某抗生素的功能部分或全部丧失。③产生转运抗生素的拮抗系统。
三、重点、难点
重点：抗生素的定义、抗生素的抗菌性能及抗菌作用的特点、新抗生素寻找的目标、青霉素及其医疗特性、链霉素及其医疗特性、抗肿瘤抗生素的探索、抗生素在农业中的应用、抗生素的抗菌作用机制以及细菌对抗生素耐药性的生物化学机制等。
难点：抗生素的抗菌性能、抗生素的抗菌作用机制以及细菌对抗生素耐药性的生物化学机制等
第9章 糖代谢
一、教学大纲基本要求
糖酵解、三羧酸循环、乙醛酸循环、磷酸戊糖途径、糖原的合成与分解、糖异生作用。对各条代谢途径的阐述内容主要包括：酶促反应步骤、作用部位、代谢特点、能量转换关系、生理意义、关键酶的调控以及各条代谢途径之间的关系。
二、本章知识要点
（一） 糖酵解（葡萄糖→丙酮酸）
1. 酵解与发酵
酵解作用是葡萄糖在无氧的条件下分解成丙酮酸并生成少量ATP的过程。它是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。厌氧有机体（如酵母等）把糖酵解生成的NADH中的氢交给丙酮酸脱羧后的产物乙醛，使之生成乙醇的过程称为酒精发酵。如果将氢交给丙酮酸生成乳酸则称为乳酸发酵。酵解作用与发酵作用的终产物不同，但其所经过的中间步骤则几乎完全一样。
2. 糖酵解途径
酵解反应过程可分为两个阶段，十步反应，催化反应所需的10种酶均分布在细胞质中。 酵解途径的第一阶段是消耗能量的过程，一分子葡萄糖（六碳）转变成二分子3-磷酸甘油醛（三碳）。即葡萄糖经过两次磷酸化生成1，6-二磷酸果糖，1，6-二磷酸果糖裂解成磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛，二者可以酶促互变。这个阶段由己糖激酶和磷酸果糖激酶催化的反应是耗能的不可逆反应，反应所需的能量和磷酸基由ATP提供。因此，这个阶段需要消耗2分子ATP。
第二阶段是产能的过程，将3-磷酸甘油醛转变成丙酮酸。即在3-磷酸甘油醛脱氢酶催化下，3-磷酸甘油醛同时进行脱氢和磷酸化反应，生成高能化合物1，3-二磷酸甘油酸和一分子NADH+H+。之后，磷酸甘油酸激酶催化1，3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸，同时通过底物水平磷酸化生成1分子ATP。3-磷酸甘油酸变位生成2-磷酸甘油酸，再经烯醇化酶催化生成高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸，后者在丙酮酸激酶催化下生成丙酮酸（第三步不可逆反应），并再一次进行底物水平磷酸化生成1分子ATP。在这一阶段，3-磷酸甘油醛脱氢酶是酵解中唯一催化脱氢反应的酶，酶的辅酶为NAD，因碘乙酸可与其活性残基的-SH作用而成为此酶的强烈抑制剂。砷酸可以和磷酸竞争结合此酶，因此成为这一步氧化和磷酸化反应的解偶联剂。
3. 糖酵解的意义
酵解的第一阶段，由葡萄糖生成1，6-二磷酸果糖需要消耗2分子ATP。第二阶段，1，3-二磷酸甘油酸及磷酸烯醇式丙酮酸反应中各形成2分子ATP（1分子六碳糖裂解成2分子三碳糖）。因此糖酵解过程净产生2分子ATP。另外，若3-磷酸甘油醛脱氢反应生成的2分子NADH+H+进入呼吸链氧化，则可以产生5分子ATP。
糖酵解在生物体中普遍存在，它在无氧及有氧条件下都能进行，是葡萄糖进行有氧或无氧分解的共同代谢途径。通过糖酵解，生物体获得生命活动所需的部分能量。对于厌氧生物或供氧不足的组织来说，糖酵解是糖分解的主要形式，也是获得能量的主要方式。成熟的红细胞由于没有线粒体等亚细胞器，故能量的来源主要是糖酵解。
糖酵解途径中形成的许多中间产物，可以作为合成其他物质的原料。如磷酸二羟丙酮可以转变为甘油，丙酮酸可以转变为丙氨酸或乙酰CoA，乙酰CoA是脂肪酸合成的原料，因此，酵解途径又是糖代谢与脂肪代谢相互联系的桥梁。
4.糖酵解的调控
酵解中催化三步不可逆反应的酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶控制着糖酵解的速度，以满足细胞对ATP和合成原料的需要。
⑴ 磷酸果糖激酶是糖酵解过程中最重要的调节酶，酵解的速度主要取决于该酶的活性。磷酸果糖激酶的活性受多种代谢物浓度的影响，如高浓度的ATP、柠檬酸、脂肪酸可抑制其活性。这些物质增多，反映了细胞内有较丰富的能源和中间产物，以供给其他代谢途径利用，因而机体有必要将糖酵解途径减速，以免过多消耗葡萄糖。相反，ADP、AMP、2，6-二磷酸果糖则可促进其活性，加速糖酵解的进行，以便为机体提供能量和合成原料。
⑵ 己糖激酶受高浓度的6-磷酸葡萄糖的反馈抑制。但由于6-磷酸葡萄糖是一个具有多种去向的中间产物。它既可以经异构生成6-磷酸果糖后再磷酸化为1，6-二磷酸果糖，也可以进入磷酸戊糖途径进行转变，还可以经磷酸酯酶水解成葡萄糖或经1-磷酸葡萄糖转变为糖原。因此己糖激酶不是酵解的关键酶。
⑶ 丙酮酸激酶受高浓度的ATP、乙酰CoA、脂肪酸等代谢物的抑制。1，6-二磷酸果糖为此酶的激活剂。
可见，糖酵解过程中基本上是单向的关键酶是磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。
5. 丙酮酸的去路
从葡萄糖到丙酮酸的酵解反应不需要氧的参与，但不论机体处于有氧还是无氧状态，糖酵解都能进行。酵解产物丙酮酸的去路却取决于机体组织的供氧状况。⑴在无氧条件下，3-磷酸甘油醛脱氢反应产生的NADH+H+不能经过电子传递体系氧化，而是用于使丙酮酸还原生成乳酸（即糖的无氧酵解）。⑵在有氧的条件下，NADH+H+经过电子传递体系被重新氧化，丙酮酸则进入线粒体变成乙酰CoA参加三羧酸循环，最后被彻底氧化成CO2和H2O（即糖的有氧氧化）。⑶在酵母菌生醇发酵中，丙酮酸脱羧酶催化丙酮酸脱羧生成乙醛，乙醛被NADH+H+还原生成乙醇。
（二） 三羧酸循环（丙酮酸→乙酰CoA→CO2+H2O）
丙酮酸以后的氧化在线粒体中进行。可分为两个阶段：第一阶段，丙酮酸氧化脱羧成为乙酰CoA。第二阶段，乙酰CoA的乙酰基部分经过三羧酸循环彻底氧化成为CO2和H2O，同时释放出大量能量。
1. 丙酮酸生成乙酰CoA
丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA的反应，是连接酵解和三羧酸循环的中心环节，由丙酮酸脱氢酶系催化，反应不可逆。丙酮酸脱氢酶系是一个多酶复合体，位于线粒体内膜上。多酶复合体系包括三种酶：丙酮酸脱羧酶（酶1，关键酶）、二氢硫辛酸乙酰转移酶（酶2）、二氢硫辛酸脱氢酶（酶3）和六种辅因子：TPP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA-SH和Mg2+。反应产物包括乙酰CoA、CO2 、NADH+H+。这是糖有氧分解途径中第一个产生CO2的反应。产物乙酰CoA可以进入三羧酸循环继续氧化，或参与脂肪酸的合成代谢等，NADH+H+则进入呼吸链氧化。
丙酮酸脱氢酶系的活性受产物乙酰CoA（抑制酶2）和NADH（抑制酶3）的抑制，并受能荷的控制和磷酸化的共价修饰调节。当[ATP]/[ADP]、[NADH+H+]/[NAD+]、[乙酰CoA]/[CoA]比值高时，丙酮酸脱羧酶分子中一个特殊的
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丝氨酸残基被磷酸化后酶失去活性，反之则去磷酸化恢复活性。丙酮酸到乙酰CoA的反应处于代谢途径的分支点，由于反应不可逆，所以动物不能将乙酰CoA转变为葡萄糖。