细菌简介：DNA和酶
如果您阅读过细胞基础知识，就会对细菌的内在工作机制有所了解，那么您就可以可以跳过这一部分。以下是对细胞基础知识简要概括——我们将以埃布氏菌细胞作为例子：- 细菌是一种微小的单细胞生物。以埃布氏菌为例，它的大小约为正常人体细胞的百分之一。您可以将细菌看作是一层细胞壁（把细胞壁想象成一个微型的塑料袋），壁内充满各种蛋白质、酶和其他分子，再加上一长串的DNA，所有这些都漂浮在水中。
- 埃布氏菌中的DNA链约包含四百万个碱基对，这些碱基对组成大约1000个基因。每个基因都是一个蛋白质的模板，这些蛋白质往往是酶。
- 酶是一种蛋白质，可以加速某种特定的化学反应。比如说，埃布氏菌DNA包含的这1000种酶中，有一种酶可以将一个麦芽糖（一种单糖）分子分解为两个葡萄糖分子。这种酶的作用仅此而已；但是，当埃布氏菌摄取麦芽糖时，这种作用就相当重要。麦芽糖降解为葡萄糖后，其他酶可以作用于葡萄糖分子，将其转化为能量，供细胞使用。每个细胞都含有可以帮助消化、合成细胞壁、复制DNA链、产生能量的酶。
埃布氏菌内的某些酶可能有成千上万的拷贝，某些酶可能只有很少数的拷贝。这1000多种漂浮在细胞内的酶使细胞的化学反应得以进行。这些化学反应使细胞能够“生存”下来——使埃布氏菌能够感应食物、四处运动、摄取食物并繁殖。有关详细信息，请参考细胞基础知识。
- 为合成所需要的酶，埃布氏菌内的化学机制会合成DNA链中基因的拷贝，并使用这个模板合成所需要的酶。DNA链中含有细菌存活所必需的1000种酶的所有模板。DNA链的一部分，被称为基因，它决定了细胞如何合成酶。这些酶合成以后就漂浮在细胞内，执行它们的功能——帮助细胞完成某种赖以生存的化学反应。从DNA链上的基因合成酶是一个奇妙的过程；有关详细信息，请参考细胞基础知识。
 |
您会发现，在任何活细胞中都是如此，即DNA协助酶的生成、酶促进化学反应的进行，而这些化学反应就是细胞的“生命”。
抗生素的作用原理
现在，您应该已经了解到，细胞的生命活动依赖于漂浮在细胞质中的大量的酶。抗生素是一种在不伤害人体细胞的基础上破坏细菌胞体的毒素。所有抗生素都利用了一个特点，即人体细胞内的酶和细菌内的酶存在着很多不同之处。比方说，如果发现一种毒素可作用于埃布氏菌内的一种酶，而这种酶在人体细胞内根本不存在，这就可能是一种有效的抗生素。比如说，链霉素可以破坏细菌内的核糖体，而对人体细胞内的核糖体则没有影响（核糖体是一种较大的酶，可协助将DNA上的信息转化为新的酶）。
青霉素属于最早为人类发现的抗生素之一。它会破坏某些细菌形成细胞壁。由于细菌的细胞壁和人体细胞的细胞壁不同，青霉素对某些细菌的作用非常明显，而对人体细胞则毫无影响。磺胺药可干扰酶，从而阻碍细菌内核苷酸的合成，但对人体细胞则没有影响。没有了核苷酸，细菌就不能进行繁殖。
抗生素只对活细胞起作用，而细菌都是活细胞。抗生素对病毒没有效果。有关详细信息，请参考病毒如何致病。
您会发现，有关新型抗生素的研究都是基于酶的水平，寻找细菌细胞和人体细胞中酶的不同之处，从而开发出可以杀死细菌而对人体细胞没有影响的新药。
所有抗生素面临的问题是：随着时间的推移，其效率会下降。细菌繁殖的速度很快，所以产生变异的几率也很高。在人体内，抗生素也许可以杀灭数以百万计的细菌。但是，如果其中一个细菌发生了变异，对这种抗生素免疫，这个细菌就可以很快繁殖，并传染给其他人。大多数细菌都会在治疗过程中对曾经使用过的抗生素产生抗体。
什么是环丙沙星?
环丙沙星是一种对炭疽杆菌和其他多种细菌有效的抗生素。比如，它可以杀灭埃布氏菌。在治疗细菌感染性疾病（从支气管炎到淋病）时，环丙沙星都很有效。
 美国公共卫生图像库供图 |
